1stAttestationOCh

Критерии ароматичности – правила Хюккеля

[3] Молекула должна содержать замкнутую систему

сопряжения.

В ароматической системе каждый атом должен иметь p орбиталь.

полностью сопряженное					В этих циклических системах нет замкнутой
кольцо					системы сопряжения
						нет р-орбиталей				нет р-орбиталей
	бензол			1,3-циклогексадиен				1,3,5-циклогексатриен
	р-орбитали на каждом
				неароматическая				неароматическая
	атоме углерода
					структура				структура

22

Критерии ароматичности – правила Хюккеля

[4]Молекула должна удовлетворять правилу 4n+2 - электронов.

Ароматические соединения содержат 4n+2 -электронов (n = 0, 1, 2, и т.д.)

Если все условия ароматичности соблюдаются, но число -электронов равно 4n, такие системы особенно неустойчивы и называются антиароматическими

Бензол

является

ароматичным, поскольку содержит 6 электронов. Циклобутадиен антиароматичен и неустойчив, содержит 4 электрона.

бензол		циклобутадиен
ароматическое		антиароматическое
соединение		соединение

6 электронов		4 электрона

23

Критерии ароматичности – правила Хюккеля

Обратите внимание, что правило Хюккеля оперирует числом электронов, но не числом атомов в кольце.

Число электронов,

отвечающих правилу Хюккеля

24

Критерии ароматичности – правила Хюккеля

Вконцепции ароматичности все соединения делятся на:

1.Ароматические — Циклические, планарные системы, с замкнутой системой сопряжения и 4n + 2 электронами.

2.Антиароматические — Циклические, планарные системы, с замкнутой системой сопряжения и 4n электронами.

3.Неароматические — Соединения, для которых не

соблюдается одно (или несколько) из условий: быть циклическими, планарными, с замкнутой системой сопряжения. 25

Критерии ароматичности – правила Хюккеля

Обратите

внимание

на

сравнение

стабильности

вышеперечисленных классов соединений с открытоцепными аналогами, содержащими такое же число электронов.

Ароматические соединения являются более стабильными, чем аналогичные нециклические соединения с тем же числом -электронов. Бензол более стабилен,

чем 1,3,5-гексатриен

Антиароматические соединения являются менее стабильными, чем аналогичные нециклические соединения с тем же числом -электронов. Циклобутадиен менее

стабилен, чем 1,3-бутадиен

Неароматические соединения являются сходными по стабильности с аналогичными нециклическими соединениями с тем же числом -электронов.

1,3-циклогексадиен близок по стабильности с цис,цис-2,4-гексадиеном

цис,цис-2,4-

бензол

1,3,5-гексатриен

Циклобутадиен

1,3-бутадиен

1,3-циклобутадиен

гексадиен

26

более стабилен

менее стабилен

близки по стабильности

ароматичен

антиароматичен

Примеры ароматических структур

•Полностью сопряженные циклические системы, большие, чем

бензол, тоже являются ароматическими, если они планарны и содержат 4n + 2 электронов.

•Моноциклические углеводороды с чередующимися двойными и одинарными связями называются аннуленами.

•Для названия аннуленов в квадратных скобках указывается количество атомов углерода в цикле, затем добавляют слово «аннулен».

[14]-аннулен		[18]-аннулен
4n+2 = 4(3)+2 =		4n+2 = 4(4)+2 =
14 электронов		18 электронов
ароматичен		ароматичен	27

Примеры неароматических структур

•[10]-аннулен имеет 10 электронов, что удовлетворяет правилу Хюккеля, но в планарной молекуле два атома H были бы расположены слишком близко друг от друга. Поэтому, структура искажается, теряя планарность.

•Поскольку [10]-аннулен не планарен, 10 электронов не могут делокализоваться по всей молекуле, следовательно молекула неароматична.

[10]-аннулен отвечает правилу		[10]-аннулен теряет планарность, чтобы
4n+2 электронов, но не планарен		развести в пространстве два Н атома

[10]-аннулен
10 электронов			28
неароматичен		3D изображение

Примеры ароматических структур

•Два или более 6-членных кольца с чередующимися двойными и одинарными связями могут образовывать конденсированные полициклические структуры, ПАУ.

•Сочленение трех колец возможно двумя способами, при этом образуются антрацен и фенантрен.

нафталин		антрацен		фенантрен
10 электронов		14 электронов		14 электронов	29

Какое из этих соединений – ароматическое?

CH2

A B

A является ароматическим. A имеет 5 двойных сопряженных связей и 10 электронов, 4(2)+2=10.

B имеет 6 связей и 12 электроноы, 4(3)=12. Не соответствует правилу 4n+2 электронов.

30

Является ли это соединение ароматическим или антиароматическим?

Антиароматическое соединение – циклическое,
планарное, с замкнутой системой сопряжения ,
содержит 4n -электронов.
4 двойные связи и 2 тройные (в тройных только 2 -
электрона из 4 могут участвовать в сопряжении) 4(2) +
2(2)=12 electons. 4n+2 or 4n?	31