Правило Хюккеля 4n + 2
Четыре условия
Ароматичность — не «наличие бензольного кольца», а четыре проверяемых условия.
Как проверить ароматичность
- Цикл.
- Плоский (все атомы цикла в одной плоскости).
- Полное сопряжение: у каждого атома цикла \(p\)-орбиталь (\(sp^2\) или \(sp\); \(sp^3\)-атом без \(p\)-орбитали разрывает цепь).
- 4n + 2 π-электрона: 2, 6, 10, 14…
Примеры
1. Бензол: 6 π — ароматичен.
2. Циклопентадиен: атом \(\ce{CH2}\) (\(sp^3\)) — не ароматичен; циклопентадиенил-анион: 6 π — ароматичен.
3. Циклопропенил-катион: 2 π (n = 0) — ароматичен.
error\(sp^3\)-атом разрывает цикл
Один насыщенный атом в кольце делает соединение неароматическим, сколько бы двойных связей ни было.
edit_noteПопробуйте сами
Ароматичен ли циклогептатриен \(\ce{C7H8}\)?
expand_moreПоказать решение
Нет: атом \(\ce{CH2}\) (\(sp^3\)) прерывает сопряжение.
Подсчёт π-электронов
Труднее всего — решить, какие электроны считать.
Как считать π-электроны
- Каждая π-связь цикла — 2 электрона.
- Карбанион в цикле (\(sp^2\)) — пара на \(p\)-орбитали: +2; карбокатион — пустая \(p\)-орбиталь: 0.
- Гетероатом с парой: если пара нужна для сопряжения и атом без π-связи в цикле — она на \(p\)-орбитали (+2, пиррол); если у атома уже есть π-связь в цикле — пара в плоскости (0, пиридин).
- Вторая пара кислорода или серы (фуран, тиофен) — в плоскости, не считается.
Примеры
1. Пиррол: 2 π-связи + пара азота = 6 — ароматичен.
2. Пиридин: 3 π-связи = 6; пара азота в плоскости — отсюда основность.
3. Фуран: 4 + 2 (одна пара кислорода) = 6.
errorОдна пара на \(p\)-орбитали — не больше
У кислорода фурана две пары, но в π-систему идёт только одна.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько π-электронов в тиофене?
expand_moreПоказать решение
Шесть: две π-связи + одна пара серы.
push_pinГлавное
Соединение ароматично, если оно циклическое, плоское, полностью сопряжённое (каждый атом цикла имеет \(p\)-орбиталь) и содержит 4n + 2 π-электрона (2, 6, 10, 14…). Считают электроны π-связей, заряды (анион — +2, катион — 0) и неподелённые пары, находящиеся на \(p\)-орбиталях. Пара на \(sp^2\)-орбитали в плоскости кольца (пиридин) в счёт не входит.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.