私は実際にこれについてより深い理由を知らされたことがありません。有機化学のクラス(1と2)では、通常、芳香族化合物は非常に安定しているのに対し、抗芳香族化合物はそうではないと言われています。また、それらを識別する方法も教えられています。なぜですか?
(これは電子対の非局在化と関係があると確信しています。これにより安定性が向上しますが、私には漠然とした考えしかありません。それが唯一の理由です。 ?)
私は実際にこれについてより深い理由を知らされたことがありません。有機化学のクラス(1と2)では、通常、芳香族化合物は非常に安定しているのに対し、抗芳香族化合物はそうではないと言われています。また、それらを識別する方法も教えられています。なぜですか?
(これは電子対の非局在化と関係があると確信しています。これにより安定性が向上しますが、私には漠然とした考えしかありません。それが唯一の理由です。 ?)
まず、芳香族化合物はそれほど安定しているわけではなく、反芳香族化合物よりもはるかに安定しているということから始めましょう。ただし、それらは対応するシクロアルカンに発熱的に水素化することができます。
$$ \ ce {C6H6 + 3 H2 -> C6H12} $$
しかし、なぜそれらは反芳香族よりも安定しているのですか?もの?シクロペンタジエニル$ \ ce {C5H5 ^ {?}} $の軌道スキームを見てみましょう(スキームはラジカル、アニオン、またはカチオンでも同じです-少なくとも理論的には)。 (このサイトから取得)。
分子軌道の写真はそれらのエネルギーに対応しています。 e は、隣り合う2つの軌道が縮退している、つまり同じエネルギーを持っていることを意味します。このスキームに6つの$ \ unicode [Times] {x3c0} $ -electrons($ \ ce {C5H5-} $)を入力してみましょう。 3つの完全に満たされた軌道と2つのかなり反結合性の空軌道が得られます。よさそうです。
次に、単一の電子を抽出して$ \ ce {C5H5 ^ {。}} $ラジカルを作成しましょう。電子は2つのHOMOのいずれかから来る必要があるため、一方の縮退軌道は完全に占有され、もう一方は単一の電子のみで占有されます(通常は↑または$ \ unicode [Times] {x3b1} $ -spinで描画されます) 。次に、別の電子を抽象化して、$ 4 \ unicode [Times] {x3c0} $ $ \ ce {C5H5 +} $カチオンに到達します。残りの4つの電子のうち2つは、下にある$ \ ce {a_1} $軌道に充填でき、他の2つは$ \ ce {e1} $にある必要があります。後者は縮退しているため、三重項状態になります。両方の電子は$ \ unicode [Times] {x3b1} $-スピンを持っています。これはかなり不安定です。
三重項状態、したがって不安定性は、分子を歪めることによって回避できます。対称要素($ \ ce {C5H5 ^?} $:最も重要なのは対称面)が失われると、ここで$ \ ce {e_1} $とラベル付けされた軌道の等価性も失われ、ペアにならない理由はありません。電子を単一の軌道に。そのため、シクロブタジエンは正方形ではなく長方形です。
私が正しく覚えていれば、単純な近似の結果は、実際には、循環$ \ unicode [Times] {x3c0} $-システムを取り、それを1つのコーナーに配置し、すべての炭素に軌道エネルギーを描画することと数学的に同等です。ヒュッケル近似。また、この方法では、完全な形状を使用して縮退軌道のペアを常に取得するため、ヒュッケル則は$ 4n + 2 $になります。これは、最低軌道(円が置かれている角)に対して2つです。 )そして同じエネルギーを持つ軌道のすべてのペアに対して$ 4n $。
結合次数は、化合物の安定性に正比例します。芳香族化合物では、すべての電子が結合分子軌道に入り、すべての電子が対になっているため、結合次数が最大になります。したがって、結合次数の式によると
結合次数= 1/2(結合性分子軌道の電子数-反結合性分子軌道の電子数)
芳香族の結合次数化合物は最大です。