复杂多环化合物芳香性的简单判定方法

1、第19卷第4期夬扌乩孑2004年8月嶷复杂多环化合物芳香性的简单判定方法袁履冰郝明（大连理工大学化工学院大连U6O12）摘要阐述有机化学中芳香性判断问题,用简单方法说明判断复杂多环化合物的芳香性。自上世纪30年代以来，芳香性问题一直是理论有机化学领域研究的热点和难点,至今尚 缺乏一个覆盖面广的芳香性判据。本文从Hiickel提出的4n+2规则出发，具体阐述对于复杂 多环化合物用HUckel理论修正的一些简单判定方法。1芳香性的历史发展一般地，芳香性化合物具有几个重要特征:碳碳键平均化，键长小于碳碳单键，但大于碳碳 双键;具有平面或者接近平面的环状结构，并且具有全封闭的离域电子层;性质比较稳定，

2、不易 发生氧化或还原反应;具有较高的共振能等等。但是就某一个特征来说都可以找到例外，所以 说芳香性的判定并没有一个完备的定义来概括山O1931年,Hiickel提出了著名的4a+2规则，这个理论一直沿用至今,现在仍然是判定芳香 性的主要依据。但是,Hiickel理论只适用于“W6的平面单环体系，对干某些复杂的多环化合 物并不适用，例如（I）含有16个电子，但是仍然满足芳香性。由此，产生了对Hiickel的几 种修正方法。2 Hiickel理论的修正2.1周边修正法1954年,Platt提出了周边修正法，认为可以忽略稠环中间的桥键而直接计算在外围可 以形成离域的x电子数目，如果满足4“ +2规则

3、，那么就可以初步说明此化合物具有芳香性。用这种方法检验（I ）可以发现，它满足4“+2规则。还有很多化合物也可以用这样的方 法检验芳香性的存在，例如（D）（III）（IV）（ V）,而（VI）则没有芳香性。但是如果用这个方法 判断如（W）这样的化合物时，其方法就有一定的偏差，因为它们周边的电子数目不符合 + 2规则，可是事实却证明（W）具有芳香性。可以这样理解周边修正法,只有在一定的条件下，它才可以正确地判断化合物的芳香性。 例如:（I ）中间的双键并没有参与到离域的共辘n电子中去,如果忽略双键，则只是化合物的 构型有所改变，周边仍然是离域共辘的电子体系,并符合4+2规则。这里，中间的双键只

4、50(II)(III)(IV)(V)(VI)(VB)是主要为了保持化合物的平面构型而存在，可以在判断芳香性时将其忽略。如果用周边修正 法来看（1A），可以发现它周围的7T电子数目是10,满足4“ +2规则，但实际上这个化合物并 不具备芳香性。我们可以将其改写成另一种共純形式（训B）,虽然仍是此化合物，但这时可以 比较清楚地看出，其周围的ir电子数目变成了 12个,不符合4“ +2规则,所以不是芳香性化合 物。(VD1a)(VD1B)因此,可以得出结论，当稠环的中间双键不对体系的离域共樋仃电子系有影响时,即其只 为保持整个化合物的平面结构时，这样的双键才可以被忽略，这时才可以正确地应用周边修正

5、法。2.2双键修正法这是Hiickel理论的另一修正方法，这种修正法就是忽略某些双键在芳环体系中的影响, 即可以忽略其中间的双键，直接考虑其芳香性问题。这种方法的实际应用并不如周边修正法的应用那样广泛，但是冋样可以应用其解决复杂 稠环芳绘的芳香性判定问题。例如化合物（K）,既无法应用周边修正法来说明其是否具有芳香性，其电子数目也不 符合4n+2规则,但此化合物却具有芳香性。用什么方法能作为其芳香性的判据呢？这里可 以使用双键修正法。（IX） （X）从上图可以清楚地看出，化合物（IX）的下半部分是一个芳香性的蔡，它与上半部分的双 键是通过两个单键来连接的，考虑双键和荼环的共純结构,这时整个化合物

6、的平面性并没有改 变,所以可以应用双键修正法来说明其具有芳香性。再如化合物（X）也是如此，中间双键不能忽略，不能应用周边修正法，但是由于茶环上连 接的结构部分是一个单双键相间的环，所以没有改变化合物的平面构型，也可以利用这种修正 法说明其具有芳香性。再来看化合物（XIA）,它也不能应用周边修正法来解决，但是根据共宛结构理论,可以将 其写成（XIB）这种结构，这样可以看出下部是一个芳香性结构环庚三烯正离子，而上半部分是 一个同芳香性的环戊二烯负离子。同时也可以看岀，整个化合物仍然保持了平面性，所以可以 应用双键修正来说明它具有芳香性。(XIA)(X1b)类似的例子还有如：根据改变共振式的写法，也

7、能清楚地看岀可以应用这种方法说明它的芳香性问题。2.3单键修正法判断复杂多环化合物的另一个简单方法就是单键修正法。当一个或者多个芳香环之间通 过一个单键相连,这时可以将单键忽略，直接考虑化合物的芳香性问题。这就是所谓的单键修 正法。以下几种化合物(Xffl-XVl)都可以用这种方法来判定其有芳香性：(MB)0=0(XVI)另外，类似的例子还有:(XT/)以上(XW)、( XIX)两种化合物也可以通过改变其共振结构的方法来观察，继而应用单键修 正,忽略其中的单键影响，判断化合物的芳香性。3结束语以上介绍了几种有关复杂多环芳绘芳香性判定的简单方法。虽然,有关芳香性判定的方 法还有很多，例如REPE

8、规则、电子信息指针、PM0法、共振结构数等等但是对于初步涉 及芳香性问题的大学本科或研究生,本文目的就是使他们能够深入常握芳香性概念，来判断复 杂多环化合物的芳香性问题。参考文献I袁履冰物理有机化学导论大连:大连理工大学出版社J9892王文清芳香性和非苯芳香性化介物北京:高等教育出版社,19853张彩云大学化学,1995(2)：204谷杨,袁履冰大学化学.2002,17(3):5352复杂多环化合物芳香性的简单判定方法5无钛註揺作者：袁履冰， 郝明，Yuan Lvbing， Hao Ming作者单位：大连理工大学化工学院大连,116012刊名：大学化学英文刊名：UNIVERSITY CHEMISTRY年，卷(期): 被引用次数：2004,19(4)2次参考文献(4条)1. 谷杨;袁履冰 查看详情2002(03)2. 张彩云查看详情1995(02)3. 王文清芳香