Ароматичность органических соединений

1. Ароматичность органических соединений Урок-лекция по химииПанфилова Н.В.

2. Содержание • Введение • Бензол (строение молекулы) • Критерии ароматичности • Правило Хюккеля • Небензоидные ароматические соединения • Заключение

3. Б е н з о лот араб. ben– аромат +zoa – сок +лат.ol[eum]– масло В начале XIX в. на улицах Лондона, Петербурга, Берлина – появилось газовое освещение. В специальных фонарях горел светильный газ, получаемый из китового и трескового жира. Газ хранился в баллонах под давлением 30 атм. Зимой в баллонах образовывался конденсат. В 1825 г. из такого конденсата М.Фарадей выделил 3 г. угдеводорода, имеющего состав С6Н6.

4. «Родоначальником» ароматических углеводородов (аренов) является бензол, строение которого часто выражают формулой, предложенной немецким химикомФ.А. Кекуле (1865)

5. При квантово-химическом расчете молекулы бензола по методу электронных пар учитываются пять резонансных структур молекулы бензола с различной долей участия в резонансе: Из этих структур наибольшее значение имеют первые две граничные структуры.

6. Образованиесигма-связей в молекуле бензола Все шесть атомов углероданаходятсяв состоянии sp2-гибридизации;длина связи С—С 0,140 нмвалентные углы равны 120;

7. Образование пи-связей У каждого углеродного атома цикла остается по одной негибридизованной р-орбитали. Оси этих орбиталей параллельны, и каждое такое облако одинаково перекрывается с облаками соседних атомов углерода. ??? В каких соединениях наблюдается такое же явление? Как оно называется?

8. Образование ароматического секстета Кратность связей выравнивается, они носят не двойной или одинарный, а полуторный или ароматический характер

9. Поэтому в настоящее время для обозначения выравненности π-электронной плотности в молекуле бензола используют резонансный гибрид этих двух структур ( по гипотезе Л. Полинга ):

10. Критерии ароматичности : 1. Циклическая структура системы Однако, кроме бензола и его многочисленных гомологов существуют небензоидные ароматические соединения. 2. Плоское строение системы 3. Наличие замкнутой системы π-электронов 4. Количество π-электронов должно быть равно 4n + 2 ( Правило Хюккеля )

11. Правило Хюккеля говорит о том, что плоские моноциклические молекулы, в которых каждый из образующих цикл атомов участвует в сопряжении, обладают ароматической устойчивостью при числе π-электронов4n + 2 Пример: катион циклопропенилия 4∙0 + 2 = 2

12. Циклопентадиенильный анион 4∙1 + 2 = 6 Катион циклогептатриенилия ( тропилий ) 4∙1 + 2 = 6 Азулен 4∙2 + 2 = 10

13. Фуран 4∙1 + 2 = 6 Пиримидин 4∙1 + 2 = 6 Пурин 4∙2 + 2 = 10

14. Понятие ароматичности, как и многие другие понятия органической химии, пока является качественным,поэтому границы его применимости очерчены не слишком четко. К понятию ароматичности прекрасно можно отнести слова А.М. Бутлерова, которыми он охарактеризовал значение качественных химических теорий: «Руководствуясь ими неосторожно, можно попасть на ложный путь, но без них приходится ощупью отыскивать дорогу».