Концепция ароматичности

Все это и побудило нас к написанию данного учебного пособия Теория строения молекул , в котором авторы опирались на собственный опыт преподавания в Ростовском университете. Стремясь сделать пособие достаточно полным и независимым от других учебников (что удобно для изучающего), мы изложили в гл, I—4 общие вопросы теории строения атомов и молекул. Гл. 5 и 6, хотя и основаны во многом на новом материале, также традиционны для учебников по структуре молекул и химической связи. Остальная же часть книги не имеет аналогий, в ней дается подробный анализ современных расчетных методов квантовой химии и их приложений к проблемам структуры молекул и механизмов химических реакций. Особое внимание уделено концептуальной стороне современной теории строения и реакционной способности, развитию новых представлений и правил (сохранение орбитальной симметрии, концепция ароматичности, правило полярности и др.). [c.3]

Следует подчеркнуть достоинство действия рассматриваемых правил, т. е. фактически обобщенной концепции ароматичности для циклических систем типа Хюккеля и Мебиуса. В отличие от метода корреляционных диаграмм, требующего наличия элементов симметрии для переходного состояния реакции, данный подход свободен от указанного ограничения. [c.508]

КОНЦЕПЦИЯ АРОМАТИЧНОСТИ ХЮККЕЛЯ 5 [c.948]

КОНЦЕПЦИЯ АРОМАТИЧНОСТИ ХЮККЕЛЯ [c.952]

Развитие концепции ароматичности. Главная характеристика-энергетич. стабилизация структуры при молекулярной геометрии, создающей оптимальные условия для соответствующих электронных взаимодействий. Установление аналогичных связей между пространственным и электронным строением молекул др. структурных типов привело к расширению понятия А. [c.201]

Первоначально термин ароматический употреблялся в своем буквальном смысле соединение с приятным запахом или вкусом. То, что среди многих пахучих соединений, перечисленных Лошмидтом в 1861 г. [109], большинство содержало бензольное кольцо, являлось, конечно, случайностью. Кекуле, установив строение бензольного кольца [97], сейчас же предложил считать критерием ароматичности не субъективный обонятельный фактор, а объективный критерий наличие или отсутствие в соединении бензольного кольца. К сожалению, несколькими месяцами позднее Эрленмейер предложил, чтобы концепция ароматичности охватывала, скорее, вещества с аналогичными свойствами, чем вещества с общими особенностями строения [50 Эта точка зрения с ее отступлением от определений, основанных на особенностях строения, к определениям, основанным на свойствах веществ, по существу используется и до настоящего времени. [c.181]

Химические свойства ареновых молекул основаны на концепции ароматичности. Гордон и Форд [31] определяют ароматичность как стабильность к окислению, способность к замещению в большей степени. [c.154]

Этот пример показывает, что на базе модели валентных связей, дополненной резонансными представлениями, трудно построить удовлетворительную теоретическую концепцию ароматичности. Существенно лучшие результаты могут быть получены, если дополнить указанную модель определенными представлениями симметрии. Однако при этом в значительной мере теряются ее простота и наглядность. Поэтому при анализе проблемы ароматичности удобнее пользоваться моделями, основанными на методе МО, так как при этом понятие ароматичности находит более простую и естественную теоретическую интерпретацию, а также получает объяснение эмпирическое обобщение, согласно которому для наиболее типичных ароматических циклов характерно наличие шести я-электронов (секстета). [c.66]

Рис. 20. Иллюстрация концепции ароматичности с точки зрения метода МО — ЛКАО Хюккеля для трех- (а), четырех- (б), пяти- (в), шести- (г), семи- (д) и восьмичленных (е) циклов, состоящих из

По этой причине невозможно построить концепцию ароматичности, пренебрегая при этом энергетической стабилизацией. В рамках простой модели МОХ в качестве относительной меры энергетической стабилизации следовало бы принять ЭД в единицах р. Однако такие [c.72]

Важно оценить, как скажется учет электронов а-связей на основных положениях концепции ароматичности, выведенных из модели, принимающей во внимание только я-электронную делокализацию. Неэмпирическими расчетами молекулы бензола показано [190], что при переходе от структуры симметрии Dqu к кекулевской структуре симметрии Вгн с альтернированием связей я-электронная энергия понижается, а а-электрон-ная энергия в большей мере повышается, т. е. выравненность связей определяется а-остовом. Возникает вопрос о правомерности использования выравненности связей как структурного критерия ароматичности, связываемой с циклической делокализацией я-электронов. Путем расчета топологической ЭР (см, разд. 1.3,3) выделен компонент, обусловленный циклической я-электронной делокализацией, знак которого, как оказалось, противоположен знаку изменения полной я-электронной энергии системы [191]. Понижение последней при искажении симметричной структуры бензола в кекулевскую структуру происходит на фоне повышения энергии циклической я-электронной делокализации, вследствие чего и становится возможной компенсация в результате увеличения а-электронной энергии. Напротив, в случае антиароматического циклобутадиена переход от структуры квадрата к структуре прямоугольника с альтернированием связей вызывает уменьшение как полной я-электронной энергии, так и энергии циклической я-электронной делокализации, в результате чего уменьшение я-электронной энергии не компенсируется увеличением а-электронной энергии и более стабильной оказывается структура с альтернированием связей. Таким образом, выравненность длин связей действительно связана с циклической делокализацией я-электронов и оправданно служит критерием ароматичности. Понятие а-ароматичности не противоречит понятию я-арома-тичности, а дополняет его, как представления о а-сопряж нии дополняют общепринятую теорию электронного строения органических соединений. [c.54]

Бэйкер У. Развитие концепции ароматичности. В кн. Перспективы развития органической химии . Под ред. А. Тодда. ИЛ, М., 1959. [c.537]

РАЗВИТИЕ КОНЦЕПЦИИ АРОМАТИЧНОСТИ [c.31]

Развитие концепции ароматичности 33 [c.33]

Развитие концепции ароматичности [c.41]

Развитие концепции ароматичности 55 [c.55]

Концепция ароматичности и свойства ароматических молекул обсуждаются в целом ряде современных монографий и серьезных статей П—9] см., например, сборник [6,6], в котором содержится подробнейший обзор современного состояния этих вопросов. В прошлом одним из критериев, использовавшихся для отнесения какой-либо системы к разряду ароматических, была ее необычная реакционная способность, например способность к замещению, а не к присоединению, или устойчивость по отношению к окислению. Однако в настоящее время все сходятся на том, что реакционная способность химического соединения (о которой можно судить на основании рассмотрения переходного состояния) является очень плохим критерием ароматичности. Скорее, ароматичность следует рассматривать как свойство, связанное исключительно с основным состоянием системы и обнаруживаемое по необычно высокой устойчивости молекулы (т. е. по низкой энтальпии основного состояния), которая обусловлена делокализацией ее я-электронов. Ароматическими могут быть молекулы карбоциклических или гетероциклических соединений, включая сидноны или мезоионные соединения [5] они могут быть также нейтральными или заряженными. Вообще говоря, все ароматические молекулы подразделяются на бензоидные (бензол, нафталин и т. д.) и небензоидные (все остальные азулен, анион циклопентадиена, боразины, азепины, трополоны и т. д.). Экспериментальные критерии ароматичности описаны ниже. [c.151]

Мы говорили выше об эффективности простьк качественных концепций (типа стерических препятствий, индутсгивного эффекта, эффектов сольватации/десольватации и т.п.), повседневно применяемых в органической химии. Наиболее распространенные из них появились на свет как обобщения обширного эмпирического материала, накапливавшегося на протяжении десятилетий трудами поколений химиков всего мира. Квантовая. х]4мия способна на теоретической, неэ.мпирической основе порождать концепции такого же уровня простоты и удобства в применении. Выразительными примерами могут служить концепция ароматичности Хюккеля (правило 4л +2 ) и правила Вудворда—Хоффмана (сохранение орбитальной симметрии). Мы беремся утверждать, что вклад этих результатов в развитие органической химии несравненно более значителен, чем вклад всех достижений расчетных методов, вместе взятых. Их сила именно в простоте и общедоступности применения, в том, что они позволяют с единой точки зрения не только интерпретировать огромный фактический материал, но и уверенно предсказывать новые явления. Прийти к подобным концепциям на чисто эмпирической основе, а тем [c.547]

Эквивалентную форму обобщенного правила отбора Вудворда - Хофмана дает концепция ароматичности переходного состояния П. р., развитая М. Эваисом, М. Дьюаром и X. Циммерманом термические П. р. осуществляются через ароматич. переходные состояния (см. табл.). [c.486]

Для обозначения реакций такого типа используют уравнение, в левой части которого записывается число реагирующих атомов в каждой из молекул, а в правой — размер образовавшегося цикла. Например, 2+1=3 означает, что к олефину присоединился кар-бен или эквивалентная частица с образованием трехчленного цикла, Многие реакции этого типа (см, уравнения 151 —155) можно считать перициклическими, т. е. таки.ми, в которых все первичные изменения соотношений между связями происходят синхронно по за.мкиутой кривой , и рассматривать их с позиций орбитальной симметрии в соответствии с правилом Вудварда—Гофмана Н другими близкими закономерностями. В данно.м разделе эти правила обсуждаться не будут, поскольку имеются подробные обзоры по этому вопросу [78]. Упрощенное истолкование реакций циклоприсоединения может основываться на том факте, что поскольку в реакции образуются только малые и обычные циклы, присоединение обоих компонентов должно проходить как с н-присоединение по отношению к каждому из них (супраповерхностно по терминоло гии Вудварда — Гофмана). Супраповерхностное циклоприсоединение разрешено термически, если общее число участвующих в реакции электронов равно 49 + 2 (где = О, 1, 2. ..), и запрещено в основном состоянии, но разрешено в возбужденном состоянии в случае Aq электронов. Эти правила, конечно, представляют собой распространение концепции ароматичности на переходные состояния (см. разд. 2.4,6), [c.217]

Концепция ароматичности бензола хорошо знакома и относительно проста. Различие между бензолом, с одной стороны, и алкенами, с другой, хорошо известно алкены вступают в реакции присоединения электрофилов, таких, как бром, в то время как реакции бензола с такими реагентами требуют гораздо более жестких условий и практически всегда проходят как реакции замещения. Такое различие определяется циклической природой шести я-электронов в бензоле, которые образуют сопряженную молекулярную орбиталь, термодинамически гораздо более стабильную, чем соответствующая нециклическая сопряженная система. Дополнительная стабилизация приводит к уменьшению тенденции к реакциям присоединения и увеличению тенденции вступать в реакции замещения, поскольку в последнем случае происходит сохранение циклической сопряженной системы в продукте реакции. Общее правило, предложенное Хюккелем в 1931 г., заключается в том, что соединение ароматично, если в образовании его циклической сопряженной системы участвует 4я + 2 элекгронов, т. е. 2, 6, 10, 14 и т. д. л-электронов. Наиболее распространены мо-ноциклические ароматические и гетероароматические системы, содержащие шесть л-электронов. [c.15]

Вторая часть учебника включает два блока проблем совреме>(ной органической химии. Один иэ них охватывает вопросы стереохимии органических соединений, нуклеофильнопэ замещения у насыщенного атома углерода и связанную с ним проблему элиминирования, а также методы синтеза и исследования реакционной способности спиртов, простьк эфиров, оксираиов и их сернистых аналогов. Другой — подробно рассматривает концепцию ароматичности и реакционную способность ароматических соединений в процессах электрофильного, гомолитического и нуклеофильного замешення. [c.2]

Концепцию ароматичности первоначально связывали со стабильностью бензола и отличием его реакционной способности от реакционной способности типичных ациклических полиенов. Существует традиционная точка зрения, что ароматические соединения склонны к сохранению ароматичности, т. е. вступают в реакции замещения, а не присоединения или раскрытия цикла. Эта точка зрения имеет силу, так как склонность к сохранению циклической системы в процессе реакции обусловлена большей стабильностью такого состояния. Реакционную способность, однако, нельзя рассматривать как критерий ароматичности, так как она зависит от разницы энергий основного н п )еходного состояний. Например, на основании критериев, обсуждаемых в разд. 2.2, пиррол можно считать более ароматичным, чем фуран, однако пиррол более реакци-онноспособея по отношению к электрофилам. Это обусловлено тем, что атом азота с неподеленной парой электронов гораздо легче поляризуется, чем атом кислорода, поэтому атом азота легче отдает электрон. Силабензол (рис. 2.5) можно привести в качестве примера гетероциклического соединения, имеющего значительный ароматический характер, однако по многим признакам он обладает высокой реакционной способностью соединение впервые удалось получить на аргоновых матрицах при 10 К. Его можно назвать неактивным только по сравнению с соединениями, содержащими изолированные т-связи углерод — кремний. [c.41]

Молекулы 1Н-азепина и оксепина неполярны, и нет доказательств наличия в них делокализованной системы электронов. Существует значительный контраст в свойствах пиррола и 1Н-азепина, так как азепин представляет собой нестабильный полнен, который легко перегруппировывается в ЗН-таутомер. Это может быть связано с различным числом т-электронов в циклах пиррола и азепина если бы 1Н-азепин был планарен, его циклическая электронная система содержала бы восемь т-электронов. Было рассчитано, что такая планарная структура обладает отрицательной энергией резонанса по сравнению с ациклической моделью. В связи с этим изучение этих соединений важно для развития концепции ароматичности. [c.430]

Концепция ароматичности, н в первую очередь, ароматического секстета электронов, была развита для то-го, чтобы отразить некоторые аспекты химического поведения определенного класса молекул, в особенности относящиеся к их реакционной способности. На язык электронных представлений она была впервые переведена в теориях химии ароматических молекул, развитых Ингольдом [1] и Робинсоном [2]. Позднее, около 1930 г., Хюккелем, Полингом и другими было показано соответствие этих теорий квантово-физическим представлениям об электронах. С тех пор, и все в большей степени, ароматичность ассоциировалась одновременно с физическими свойствами молекул (термохимической энергией резонанса, диамагнитной восприимчивостью) и с типично химическими свойствами, связанными с реакциями и реакционной способностью. Кроме того, теоретически предсказанная связь между делокализацией тс-электронов и ароматическими свойствами привела к осознанию того, что ароматичность можно ожидать во всех случаях, когда условия стереохимии, наличие пригодных для использования орбит и число электронов делают возможной делокализацию электронов в циклической системе. С этой точки зрения важен не тип атомов, участвующих в делокализованной системе, а тип орбит. Можно рассматривать 1,3, 5-триазин и боразол (ВзНзНб) как вещества, имеющие качественно тот же ароматический характер, что и бензол, хотя и слабо проявляющийся. Дальнейшее расширение понятия приводит к тому, что трополон (I) [3] можно рассматривать как ароматическую систему, а циклопентадиенильные кольца в ферроцене (И) как обладающие ароматичностью в результате образования комплекса. [c.31]

Лабарр и Гале [17] предложили заменить концепцию ароматичности концепцией стробилизма (существование кольцевых токов), однако следует обратить внимание на два момента. [c.393]

Современное состояние проблемы ароматичности весьма противоречиво. С одной стороны, параллельно с развитием практической химии ароматических соединений уточняются и углубляются экспериментальные и теоретические основы концепции ароматичности. С другой стороны, продолжают обсуждаться возражения против этой концепции и предлагаются вее новые типы и разновидности ароматичности, как правило, несовместимые с базовой концепцией. Главные возражения, выдвинутые в 1970-е годы, состоят в том, что ароматичность — не физическая величина, которую можно был бы непосредственно измерить [128], и что понятие ароматичности не ийеет единого содержания, будучи разнородным конгломератом, подлежащим расчленению [75, 127]. Вопросы Ароматичность — миф или реальность [75], Ароматичность — упражнение в хй-мическом пустословии , [129], Ароматичность не в моде [130], Ароматичность — теория или миф [131] стали заголовками или тезисами публикаций, а изобилие типов ароматичности— объектом для шуток ( шизоароматичность [128]). Даже в работах, защищающих полезность понятия ароматичности [19, 67, 130], подчеркивается наряду с широтой и общностью его расплывчатость, физическая неоднородность и невоз-мржность более или менее строгого определения. [c.43]

Первые примеры доводов в пользу устойчивости активированного комплекса возвращают нас к использованию теории валентных схем и теории резонанса для оценки стабилизации [43]. Важный шаг был сделан в 1939 г. Эвансом, который объяснил с помощью теории резонанса, почему легко протекает реакция Дильса—Альдера, тогда как две молекулы олефина циклизоваться не могут [44]. Первая реакция затрагивает шесть электронов взаимопревраща-ющейся л —су-системы, и поэтому активированный комплекс ароматичен и стабилен как бензол. Вторая реакция затрагивает только четыре электрона, активированный комплекс должен быть ан-тиароматичным и неустойчивым как циклобутадиен. Как показали Дьюар и Циммерман [45, 46], эта простая концепция ароматичности и антиароматичности переходных состояний может быть расширена весьма замечательным и общим образом. [c.138]

Применительно к бензольному ядру концепция ароматичности хорошо известна. О необычайно высокой устойчивости циклической системы, состоящей из шести углеродных атомов с формально чередуюшимися двойными и простыми связями, известно очень давно. Вначале эту стабильность приписывали ре-зонапсу между структурами Кекуле 1а и 16, но в последние годы метод молекулярных орбиталей, согласно которому ненасыщенные электроны (л-электроны) размазаны или свободно перемещаются по циклическому остову, дал более удовлетворительное объяснение. [c.49]

Статья Развитие концепции ароматичности , написанная В. Бэйке-ром, содержит большой и интересн],[й материал по бензоидным и особенно небензоидным ароматическим системам. [c.9]

С точки зрения развития концепции ароматичности значение бепзола зак.лючается в том, что он является и прародителем и простейшим членом ароматического ряда. Как сказал Карл Шорлеммер [9), бензол является болотным газом ароматической группы, так как все остальные соединения получены из него путем замещения водорода элементами или радикалами . Свойства бензола можно считать типичными для ароматических соединеппй. Из его свойств наиболее выдающимися и наиболее тесно связанными с физической структурой следует считать чрезвычайную устойчшюсть и то заметное предпочтение, которое бензол оказывает реакциям замещения по сравнению с реакциями присоединения. Всем ученикам Роберта Робинсона [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология