芳香性
編輯在化學中,芳香性是環狀(環狀)、典型的平面(平面)分子結構的一種化學性質,在共振中具有 pi 鍵(那些包含離域電子),與具有單鍵的飽和化合物和其他幾何或 具有相同原子集的連接非循環排列。 芳環非常穩定,不易散開。 非芳香族的有機化合物被歸類為脂肪族化合物——它們可能是環狀的,但只有芳香環具有增強的穩定性。 具有此含義的術語芳香性在歷史上與具有香氣的概念相關,但與該含義不同。
由于最常見的芳香族化合物是苯(石油及其餾出物中常見的一種芳香烴)的衍生物,因此芳香一詞偶爾非正式地指代苯衍生物,因此首先定義了它。 然而,存在許多非苯芳族化合物。 例如,在生物體中,最常見的芳香環是 RNA 和 DNA 中的雙環堿基(嘌呤)。 芳族官能團或其他取代基稱為芳基。
就分子的電子性質而言,芳香性描述了一個共軛系統,通常在路易斯圖中表示為環中交替的單鍵和雙鍵。 實際上,路易斯圖中雙鍵所代表的電子實際上均勻分布在環的周圍(離域),增加了分子的穩定性。 由于路易斯圖繪制方式的限制,分子不能用一個圖表示,而是多個不同圖的混合(稱為共振),例如苯的兩個共振結構。 這些分子不能在這些表示中的任何一種中找到,在一個位置具有較長的單鍵而在另一個位置具有較短的雙鍵。 相反,該分子在單鍵和雙鍵之間顯示出所有相等的鍵長。 這種常見的芳環模型,即苯是由具有交替單鍵和雙鍵的六元碳環(環己三烯)形成的想法,是由奧古斯特·凱庫勒開發的。 苯模型由兩種共振形式組成,對應于雙鍵和單鍵疊加產生六個半鍵。 在不考慮電荷離域的情況下,苯是一種比預期更穩定的分子。
理論
編輯由于它是共振圖的標準,雙箭頭的使用表明兩個結構不是不同的實體,而只是假設的可能性。 兩者都不是實際化合物的準確表示,xxx由這些結構的混合(平均)表示。 C=C 鍵比 C?C 鍵短。 苯是一個正六邊形——它是平面的,所有六個碳-碳鍵都具有相同的長度,介于單鍵和雙鍵之間。
在具有三個交替雙鍵的環狀分子環己三烯中,單鍵的鍵長為 1.54 ?,雙鍵的鍵長為 1.34 ?。 然而,在苯分子中,每個鍵的長度為 1.40 ?,表明它是單鍵和雙鍵的平均值。
更好的表示是圓形 π 鍵(阿姆斯特朗內環),其中電子密度通過環上方和下方的 π 鍵均勻分布。 該模型更正確地表示了芳環內電子密度的位置。
單鍵是由碳原子核之間的雜化原子 sp2 軌道重疊形成的——這些稱為 σ 鍵。 雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵組成。 π 鍵是由環平面上方和下方的原子 p 軌道重疊形成的。
由于它們在原子平面之外,這些軌道可以相互自由相互作用,并變得離域。 這意味著,每個電子不是與一個碳原子相連,而是由環中的所有六個原子共享。 因此,沒有足夠的電子在所有碳原子上形成雙鍵,但額外的電子平等地加強了環上的所有鍵。 由此產生的分子軌道被認為具有 π 對稱性。
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