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关于休克尔规则的证明相关介绍

2022.9.19

  休克尔4n+2规则可用微扰分子轨道理论即PMO法从理论上加以证明。

  在休克尔规则的启示下,近二十年合成了芳香体系的化合物,于是出现了一系列非苯芳烃,及一些不含苯环结构,但具有一定程度的芳香性的烃,称为非苯芳烃。

  1. 环丁烯基二价正离子 它环上的四个碳都是sp杂化的,π电子数等于2,符合休克尔4n+2(n=0)规则,有芳香性。

  2. 环丁烯基双负离子 它的π电子数等于6,环上的四个碳位于一个平面内,符合休克尔4n+2(n=1)规则,有芳香性。

  3. 环辛三烯双正离子 它的π电子数等于6,分子形状是平面八边行,符合休克尔4n+2(n=1)规则,有芳香性。

  4. 环壬四烯负离子 它的π电子数等于10,环上碳原子近似于一个平面,符合休克尔4n+2(n=2规则,有芳香性。

  5. 十二碳环六烯双负离子 它是通过原来的六烯环状物的还原性电解或与钾金属作用以获得,π电子数等于14,符合休克尔4n+2(n=3)规则,有芳香性。

  6. 十六碳环八烯双负离子也已制得,π电子数等于18,符合理论判断,它有芳香性。

  7. 兰烃(又名阿族啉)是少数共轭骈联非苯烃,有芳香结构。此芳烃经X射线和电子衍射法测量它的链长大致相近而不相等,有较大的偶极距(1.08D),指出两个环的电荷不等环庚三烯带正电荷,环戊二烯带负电荷,彼此由电荷的“去”和“得”,而得到稳定。

  8.环戊二烯负离子当环戊二烯悬浮于苯中的金属钠或镁作用时形成环戊二烯金属化合物,它在液态氨中有明显的导电性,证明了环戊二烯负离子的存在。环戊二烯负离子的π电子数目为两个双键上的四个和亚甲基上的两个,形成环状六个π电子体系,符合休克尔4n+2规则,现已证明它是一个平面的对称体系。从分子轨道理论计算结果,环戊二烯负离子是一个满电子构型体系,所以具有芳香性。

  9.环辛四烯负离子 在环辛四烯的四氢呋喃溶液中加入金属钾,.环辛四烯变成二价负离子,分子形状由环辛四烯的澡盆型结构转变为平面八边形,共有10个π电子,符合休克尔4n+2规则,因此它具有芳香性。

  10.环丙烯基正离子它的环是由三个sp杂化的碳和2个π电子组成的共轭体系,π电子数为2,符合尔4n+2规则,它有芳香性。

  11.薁(yu,音“欲”)它是一个五元环的环戊二烯和七元环的环庚三烯稠合而成的。π电子数为10,符合休克尔4n+2规则,因此它具有芳香性。

  12. 环十八碳九烯—[18]轮烯它有十八个π电子,符合尔4n+2规则。。此芳烃经X射线证明,环中碳碳键长几乎相等,整个分子几乎处于一个平面上,扭转不大于0.1nm。说明轮内氢原子的排斥力很弱,它也具有一定的芳香性。

  13. 1,3,5—环庚三烯正离子 它的环中亚甲基的碳是sp杂化的,有空的p轨道,使平面的七个碳原子变成环状共轭体系,π电子数为6,符合尔4n+2规则,它有芳香性。

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