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休克尔规则

九月 25, 2023

休克尔规则是有機化學的经验規則。它是指當闭合环状平面型的共轭多烯（輪烯）分子有4n+2個π电子時，具有芳香性。

例如，苯、18-轮烯具有芳香性，而环丁二烯和环辛四烯不具有芳香性。10-轮烯不具有芳香性，因为所有参与共轭的碳原子不都在同一平面上。

苯是最常见的芳香化合物，有6个（4n+2，n=1）π电子。

该规则的量子力学基础在1931年由物理化学家埃里希·休克尔（Erich Hückel）公式化并提出。[1][2]4n+2规则的简洁表述在1951年由冯·多林（von Doering）提出，[3]虽然几个作者当时同时使用了这种表达方式。[4]

如果一种环状化合物如果π电子的数目等于4n+2（n为任意自然数），那么它就符合休克尔规则，然而，目前只在n的数值为0到6的分子中找到明显的例子。[5]休克尔规则最早建立在休克尔分子轨道法的基础上，尽管考虑二维势箱中的粒子模型，原子轨道线性组合[6] 和PPP方法（Pariser–Parr–Pople）也能证明这一点。

芳香族化合物稳定性比通过烯烃的氢化热估算的结果高得多。额外的稳定性是因为电子的离域，也称共振能。对于简单芳香烃判断标准如下：

  1. 符合休克尔规则，离域的p轨道电子云中有4n+2个电子；
  2. 碳环骨架在同一平面内；
  3. 环上每一个原子都有p轨道或孤对电子参与电子雲的离域。

改进 编辑

休克尔规则不适用于许多含三个以上环的稠环芳烃体系。例如，芘含有16个离域电子（8个键），蒄含有24个离域电子（12个键）。尽管这些稠环化合物不符合4n+2规则，但它们都具有芳香性。事实上，休克尔规则只能在单环体系下被理论证明。[6]

三维规则 编辑

在2000年，Andreas Hirsch以及他的同事在德国埃尔朗根研究出了如何判定富勒烯在什么情况下具有芳香性。他们发现，当一个富勒烯分子含有2(n+1)2个π电子（n为大于等于0的整数）的时候，这个分子会呈现芳香性的特征。这个理论是由芳香性的富勒烯的必须有二十面体的结构特征，且电子轨道必须填满的事实推定的。而这个事实当且仅当这个分子有2(n+1)2个电子的时候才成立。比如说一个特别的例子：有着60个π电子的C60（足球烯）不具有芳香性，因为60除以2等于30，而30并不是一个完全平方数。[7]

参见 编辑

参考资料 编辑

  1. ^ Hückel, Erich, Quantentheoretische Beiträge zum Benzolproblem I. Die Elektronenkonfiguration des Benzols und verwandter Verbindungen, Z. Phys., 1931, 70 (3/4): 204–86, Bibcode:1931ZPhy...70..204H, doi:10.1007/BF01339530 . Hückel, Erich, Quanstentheoretische Beiträge zum Benzolproblem II. Quantentheorie der induzierten Polaritäten, Z. Phys., 1931, 72 (5/6): 310–37, Bibcode:1931ZPhy...72..310H, doi:10.1007/BF01341953 . Hückel, Erich, Quantentheoretische Beiträge zum Problem der aromatischen und ungesättigten Verbindungen. III, Z. Phys., 1932, 76 (9/10): 628–48, Bibcode:1932ZPhy...76..628H, doi:10.1007/BF01341936 .
  2. ^ Hückel, E., Grundzüge der Theorie ungesättiger und aromatischer Verbindungen, Berlin: Verlag Chem: 77–85, 1938 .
  3. ^ Doering, W. v. E., Abstracts of the American Chemical Society Meeting, New York: 24M, September 1951 .
  4. ^ See Roberts et al. (1952) and refs. therein.
  5. ^ March, Jerry, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure 3rd, New York: Wiley, 1985, ISBN 0-471-85472-7 
  6. ^ 6.0 6.1 Roberts, John D.; Streitweiser, Andrew, Jr.; Regan, Clare M., Small-Ring Compounds. X. Molecular Orbital Calculations of Properties of Some Small-Ring Hydrocarbons and Free Radicals, J. Am. Chem. Soc., 1952, 74 (18): 4579–82, doi:10.1021/ja01138a038 .
  7. ^ Hirsch, Andreas; Chen, Zhongfang; Jiao, Haijun, Spherical Aromaticity in Ih Symmetrical Fullerenes: The 2(N+1)2 Rule, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 2000, 39 (21): 3915–17, doi:10.1002/1521-3773(20001103)39:21<3915::AID-ANIE3915>3.0.CO;2-O .

九月 25, 2023
休克尔规则, 是有機化學的经验規則, 它是指當闭合环状平面型的共轭多烯, 輪烯, 分子有4n, 2個π电子時, 具有芳香性, 例如, 轮烯具有芳香性, 而环丁二烯和环辛四烯不具有芳香性, 轮烯不具有芳香性, 因为所有参与共轭的碳原子不都在同一平面上, 苯是最常见的芳香化合物, 有6个, π电子, 该规则的量子力学基础在1931年由物理化学家埃里希, 休克尔, erich, hückel, 公式化并提出, 2规则的简洁表述在1951年由冯, 多林, doering, 提出, 虽然几个作者当时同时使用了这种表达方式, . 休克尔规则是有機化學的经验規則 它是指當闭合环状平面型的共轭多烯 輪烯 分子有4n 2個p电子時 具有芳香性 例如 苯 18 轮烯具有芳香性 而环丁二烯和环辛四烯不具有芳香性 10 轮烯不具有芳香性 因为所有参与共轭的碳原子不都在同一平面上 苯是最常见的芳香化合物 有6个 4n 2 n 1 p电子 该规则的量子力学基础在1931年由物理化学家埃里希 休克尔 Erich Huckel 公式化并提出 1 2 4n 2规则的简洁表述在1951年由冯 多林 von Doering 提出 3 虽然几个作者当时同时使用了这种表达方式 4 如果一种环状化合物如果p电子的数目等于4n 2 n为任意自然数 那么它就符合休克尔规则 然而 目前只在n的数值为0到6的分子中找到明显的例子 5 休克尔规则最早建立在休克尔分子轨道法的基础上 尽管考虑二维势箱中的粒子模型 原子轨道线性组合 6 和PPP方法 Pariser Parr Pople 也能证明这一点 芳香族化合物稳定性比通过烯烃的氢化热估算的结果高得多 额外的稳定性是因为电子的离域 也称共振能 对于简单芳香烃判断标准如下 符合休克尔规则 离域的p轨道电子云中有4n 2个电子 碳环骨架在同一平面内 环上每一个原子都有p轨道或孤对电子参与电子雲的离域 目录 1 改进 2 三维规则 3 参见 4 参考资料改进 编辑休克尔规则不适用于许多含三个以上环的稠环芳烃体系 例如 芘含有16个离域电子 8个键 蒄含有24个离域电子 12个键 尽管这些稠环化合物不符合4n 2规则 但它们都具有芳香性 事实上 休克尔规则只能在单环体系下被理论证明 6 三维规则 编辑在2000年 Andreas Hirsch以及他的同事在德国埃尔朗根研究出了如何判定富勒烯在什么情况下具有芳香性 他们发现 当一个富勒烯分子含有2 n 1 2个p电子 n为大于等于0的整数 的时候 这个分子会呈现芳香性的特征 这个理论是由芳香性的富勒烯的必须有二十面体的结构特征 且电子轨道必须填满的事实推定的 而这个事实当且仅当这个分子有2 n 1 2个电子的时候才成立 比如说一个特别的例子 有着60个p电子的C60 足球烯 不具有芳香性 因为60除以2等于30 而30并不是一个完全平方数 7 参见 编辑芳香性 同芳香性 反芳香性 非芳香性 Y 芳香性 Baird规则参考资料 编辑 Huckel Erich Quantentheoretische Beitrage zum Benzolproblem I Die Elektronenkonfiguration des Benzols und verwandter Verbindungen Z Phys 1931 70 3 4 204 86 Bibcode 1931ZPhy 70 204H doi 10 1007 BF01339530 Huckel Erich Quanstentheoretische Beitrage zum Benzolproblem II Quantentheorie der induzierten Polaritaten Z Phys 1931 72 5 6 310 37 Bibcode 1931ZPhy 72 310H doi 10 1007 BF01341953 Huckel Erich Quantentheoretische Beitrage zum Problem der aromatischen und ungesattigten Verbindungen III Z Phys 1932 76 9 10 628 48 Bibcode 1932ZPhy 76 628H doi 10 1007 BF01341936 Huckel E Grundzuge der Theorie ungesattiger und aromatischer Verbindungen Berlin Verlag Chem 77 85 1938 Doering W v E Abstracts of the American Chemical Society Meeting New York 24M September 1951 See Roberts et al 1952 and refs therein March Jerry Advanced Organic Chemistry Reactions Mechanisms and Structure 3rd New York Wiley 1985 ISBN 0 471 85472 7 6 0 6 1 Roberts John D Streitweiser Andrew Jr Regan Clare M Small Ring Compounds X Molecular Orbital Calculations of Properties of Some Small Ring Hydrocarbons and Free Radicals J Am Chem Soc 1952 74 18 4579 82 doi 10 1021 ja01138a038 Hirsch Andreas Chen Zhongfang Jiao Haijun Spherical Aromaticity in Ih Symmetrical Fullerenes The 2 N 1 2 Rule Angew Chem Int Ed Engl 2000 39 21 3915 17 doi 10 1002 1521 3773 20001103 39 21 lt 3915 AID ANIE3915 gt 3 0 CO 2 O 取自 https zh wikipedia org w index php title 休克尔规则 amp oldid 76551942, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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