芳香性和反芳香性物质进展

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1、作业中心为C+、C-、C自由基那种会更稳定？答：此结构可能会发生亲电取代，只有环上引入强吸电子基 团才会发生亲核取代。而且C中心周围又有推电子基，所以 中间应该是C+才会更加稳定。学生：学号：芳香性和反芳香性物质进展学生：学号：芳香性研究历史回顾芳香性定义芳香性分子轨道级图特征环状化合物芳香性判断方法分析常见芳香性物质反芳香性物质特征研究 “芳香性”的意义芳香性研究历史的回顾严兢, 宋寅, 彭德高, 等. 芳香性概念的新发展J. 大学化学, 2007, 1: 008.芳香性定义芳香性一词在历史上曾与某些具有芳香气味的物质相联系,后 来又与苯及其衍生物的特殊性质相联系，随着化学科学的发 展,芳香

2、性这个概念也在不断地发展、深化。芳香性分子通常是指以苯为代表的一类环状、平面、共扼分 子,具有(n4+2)个二电子,并且具有特殊的化学稳定性一个最 简单的定义是“如果分子具有类似苯的性质,它就是芳香性分 子。”封继康. 什么是 “芳香性”? 芳香性的定义, 判据和无机芳香性化合物J. 分子科学学报: 中英文 版, 2005, 21(4): 1-11.芳香性分子轨道能级图特征这些芳香性分子轨道能级图的特征是具有一个最低能级的成键轨道, 另外就是能级较高的成对简并轨道, 直至最高能级的反键轨道，如果参加 体系的轨道数是偶数, 则有单一的最高能级轨道;如果是奇数, 则有一对 简并的最高能级轨道。电子

3、在填充分子轨道时, 只有当 电子总数为4n+2 (n =0, 1, 2, 3 ) 时, 才产生闭壳结构(所有的电子都是成对的), 这样的分子具有芳香性; 如果 电子的总数为4n (n=0, 1, 2, 3 ), 则最后一对电子将进入双重 简并轨道.两个电子各占一个, 自旋平行, 形成开壳结构.因为开壳结构的分 子是一个双自由基, 具有高度的活泼性，所以4n电子体系的环在化学上不 稳定不具有芳香性，如下图表示4n和4n+2个电子能级填充图。随着量子化学的发展，休克尔规则已经扩展到各类苯型及非苯型化 合物如大环轮烯、周边共轭环体系、环烃离子、稠环及杂环化合物等等 。蒙慧芹. 论 “芳香性”J. 赤

4、峰学院学报 (自然科学版), 2006, 3: 005.环状化合物“芳香性”的判断方法分析环状化合物“芳香性”的特征 1、由一些离域电子组成一些 键，而这些 键又令整个环系统可以 充当为单键与双键的组合； 2、其结构为环状并且具有平面性； 3、它给出的离域电子所形成的 键原子需要处于同一个平面之内； 4、它环上的每一个原子都必须是sp 杂化； 5、在磁场中很容易发生抗磁环流； 6、其原子需要组成一个环形； 7、由一些离域电子组成的键其电子总数为4n+2，即不是4的倍数 的双数，即所谓的休克尔规则； 8、可以进行亲核芳香取代反应和亲电芳香取代反应。判断环状化合物“芳香性”的方法 （1）根据休克尔

5、规则进行判断环状化合物的“芳香性”，即是否符合一个单环化合物只 具有平面离域体系, 并且它的 电子数为4n+2(其中n 为整数), 若符合，即有“芳香性” ，若无，就没有“芳香性”。 （2）根据环状化合物的芳香离子来判断，但是应该注意的是某些烃它没有芳香性, 但 是当它转变成离子之后, 它却有可能显示芳香性，所以可以根据环状化合物的芳香离 子来判断其是否具有芳香性。 （3）也可以根据莫比乌斯体系进行环状化合物“芳香性”的判断，如果 电子数为 4n(n=0, 1, 2. . . . . . ), 并且它形成了稳定的闭壳层电子结构, 而且分子比较稳定, 那么 这个环状化合物就具有芳香性。 （4）可

6、以根据轮烯来判断环状化合物的“芳香性”，但是要注意的是用轮烯来判断环状 化合物的“芳香性”，首先必须看环上的碳原子是否都处于一个平面之内, 其次再看 电 子数是否符合4n+2的规律。如果轮烯环上的碳原子基本上都在一个平面之内, 并且它 的 电子数为4n+2(n=4), 那么就表明它具有芳香性。 （5）根据H ckel规则对环状化合物的“芳香性”进行判断，这个规则是目前判断环状 化合物芳香性”重要依据，在利用这个规则判断环状化合物“芳香性”时一定要符合其分 子结构是单环、平面，并且是闭合的 体系。杨维清, 张伟, 张建, 等. 环状化合物 “芳香性” 的判断方法分析J. 化工管理, 2014,

7、23: 140.常见的芳香物质正离子、中性、负离子同芳性的化合物莫比乌斯芳香性物质C60以及三维空间上的芳香性Y2芳香性严兢, 宋寅, 彭德高, 等. 芳香性概念的新发展J. 大学化学, 2007, 1: 008.反芳香性特征某些平面的环形共轭分子的稳定性较其相应的无环的不饱和分子还小， 这种体系称为反芳香性。如环丁二烯、平面环辛四烯、环丙烯负离子及 环戊二烯正离子等，反芳香性体系往往属于“4n”电子体系。蒙慧芹. 论 “芳香性”J. 赤峰学院学报 (自然科学版), 2006, 3: 005.反芳香性物质另一种合成相对更稳定的包含双2 + 2 + 2环加成作用的双(三甲基硅烷基) 梯形聚合 物

8、,也是Antiaromaticity in Nonbenzenoid OligoarenesParkhurst R R, Swager T M. Antiaromaticity in Nonbenzenoid Oligoarenes and Ladder PolymersJ. 2014.研究环状化合物“芳香性”的意义为了更好地促进我国化合物产业的发展，促进我 国重轻工业的发展，也为了缩小与发达国家在化合物“ 芳香性”研究、开发、应用等方面的差距，我国必须更 好的研究环状化合物“芳香性”的特征，分析总结环状 化合物“芳香性”的判断方法，有利于将我国环状化合 物生产的理论与实践有力地结合起来，为我国的环状 化合物的生产提供更有力的理论基础。杨维清, 张伟, 张建, 等. 环状化合物 “芳香性” 的判断方法分析J. 化工管理, 2014, 23: 140.谢 谢！