(18)--0505 非苯芳烃与休克尔规则.doc

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有机化学

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第5章芳香烃

0505非苯芳烃与休克尔规则

Hückel规则

前面所讨论的芳香烃都含有苯环结构，这些芳烃在不同程度上都有芳香性。从化学性质上讲，芳香性指的是含有π键，但是不易被氧化，也不易发生加成反应，而容易发生亲电取代反应的性质。

是不是具有芳香性的化合物一定含有苯环？1931年，E.Hückel（休克尔）进行了大量研究，通过分子轨道理论计算得出：单环多烯烃要有芳香性，必须满足以下三个条件：(1)成环原子共平面；(2)环状闭合共轭体系；(3)环上π电子数为4n+2(n=0，1，2，3……)；符合上述三个条件的环状化合物，具有芳香性，这就是Hückel规则。例如：

不含苯环，π电子数为4n+2，具有芳香性的环状多烯烃，称为非苯系芳烃。

非苯芳烃

1.具有芳香性的离子

环丙烯不具有芳香性，环丙烯失去一个氢负离子后形成的环丙烯正离子具有平面环状的共轭结构，只有两个π电子，符合Hückel（4n+2）（n=0）规则，具有芳香性。

经测定，环丙烯正离子的三元环中，碳碳键的长度都是0.140nm，说明环丙烯正离子的两个π电子是完全离域而分布在三个碳原子上，形成三原子两电子的缺电子型大π键。基态时两个π电子正好填满一个成键轨道，很稳定。现已合成了一些具有一定稳定性的取代环丙烯正离子的盐。

此外，环丙烯酮因存在着下列偶极形式而呈现芳香性。

环戊二烯无芳香性，但其亚甲基上的氢具有酸性，当用强碱如叔丁醇钾和它作用时，亚甲基上的氢被取代，生成钾盐，原来的环戊二烯转变为环戊二烯负离子：

环戊二烯负离子具有平面结构，6个π电子离域分布在五个碳原子上，符合Hückel（4n+2）规则，因此它具有芳香性。

环庚三烯失去一个氢负离子后生成环庚三烯正离子，具有平面结构，有6个π电子离域分布在七个碳原子上，也符合Hückel（4n+2）规则，因此它也具有芳香性。

2.轮烯

通常将含有十个碳原子以上的具有交替单双键的单环多烯烃CnHn（n≥10）称为轮烯（annulene）。如[18]轮烯就是具有环状闭合共轭体系的18个碳的单环化合物。由于它具有18个π电子，符合休克尔（4n+2）（n=4）规则，因此，[18]轮烯具有芳香性。

环中碳碳键长几乎相等，整个分子基本上处于同一平面，可发生溴代、硝化等反应，是一个典型的芳香大环化合物。

[10]轮烯中π电子数虽然符合（4n+2）规则，但由于分子中环内氢原子具有强烈的排斥作用，致使不能处于同一平面内，因此没有芳香性。

[10]轮烯