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芳香性和其判据摘要以和莫比乌斯芳香性

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芳香性及其判据摘要 及芳香性的新发展——莫比乌斯芳香性 芳香性的经典概念 自1825年Michael Faraday分离出了“苯”之 后,人们发现许多像苯一样具有特殊芳香气味 的化合物,称之为“芳香性化合物”。其主要性 质如下: (1) 环不饱和,但较稳定,在通常情况下不易 被化学试剂破坏。 (2) 易取代,难加成。价键理论问世后,后一 条表述为易亲电取代,难亲电加成。 芳香性及其判据的发展 随着人们对于芳香化合物认识的不断深入,芳 香性一词的使用范围日益扩大,从最初的苯系化合 物扩充到非苯系化合物;由中性分子扩充到离子; 由碳环化合物扩充到含杂原子的环状有机物,乃至不 含碳的无机环状化合物。 为了判别有机化合物的芳香性,早在1931 年, Huckel就提出了著名的“4n+2”规则:一个具有平面 密闭共轭体系的单环多烯化合物,当π电子数为4n+2 时( n = 0 ,1 ,2 ,3 ,⋯) 才可能有芳香性。 但传统的Huckel规则只适用于平面或近乎平面 的环状共轭体系,且对于n5单环多烯时,Huckel 规则也不适用。 目前较为广泛使用的芳香性判据是核磁共振化 学位移,常用1H-NMR,用无量纲量δ表示。 以苯为例,当苯分子处在垂直于其平面的外加 磁场Ho作用下,离域的π电子在一定方向上产生环 电流,又因环电流而建立起一个垂直于分子平面的 感应磁场Hi。 在环的外测,Hi和外加磁场Ho相同,应此质子 所受磁场(H= Ho + Hi )比外加磁场Ho大,这时质 子就可以在一个较低的外加磁场Ho下发生共振,即 移向低场。 在环的内侧刚好相反, Hi和外加磁场Ho相反, 质子所受磁场(H= Ho - Hi )比外加磁场Ho小,质 子在一个较高的外加磁场Ho下发生共振,即移向高 场。 环的外测: H= Ho + Hi 移向低场; 环的内侧: H= Ho - Hi 移向高场. 苯的质子在环的外侧,δ在7.24。[18] 轮烯12个环外氢的δ在9.28,6个环内 氢的δ在-2.99,Δδ很大(12.27)。 莫比乌斯(Mobius)芳香性 Mobius芳香性这个概念来源于拓扑学中的Mobius带。用一条纸带将一 端扭转180°, 然后将两端粘接起来形成的带, 即没有内面, 也没有外面。 1964 年, Heilbronner在Huckel分子轨道理论的基础上提出了 “Mobius 芳香性”。与Huckel [4n]体系相比,Mobius [4n] 体系因为有着闭 壳结构而稳定。近些年,人们和发现合成出具有Mobius 芳香性的化合 物。 例如,Ajami, Herges等人合成了一个中性的符合Mobius 拓扑结构的[4n]轮烯衍生物分子a,而同时得到的另一个 Hockel结构的异构体b。 通过计算分析键长,键角和能量,表明a具有Mobius 芳香性 。这使芳香化合物的合成开始进入了一个崭新的阶段 参考文献 [1] 荣国斌. 高等有机化学基础[M]. 华东理工大学出版社 . [2] 汪秋安. 高等有机化学[M]. 化学工业出版社. [3] 严兢, 宋寅, 彭德高, 李珉. 芳香性概念的新发展[J]. 大学化学. [4] 张新明, 魏先文.芳香性研究的最新进展[J].有 机 化 学 [5] 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.
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