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6.13非苯芳香化合物

還有一些不含苯環(huán)的環(huán)烯,電子數(shù)符合(4n+2),因此也具有芳香性,這類化合物稱為非苯芳香化合物(non-benzenoidaromaticcompounds)。一、環(huán)丙烯基正離子

環(huán)丙烯基正離子π電子數(shù)為2,符合(4n+2)(n=0)規(guī)則,是最簡(jiǎn)單的帶電荷的非苯芳香體系。1957年以后合成了一些含有取代基的環(huán)丙烯正離子的鹽,例如:1959年合成了環(huán)丙烯酮及其衍生物。環(huán)丙烯酮是一個(gè)典型的2π電子體系芳香化合物,雖然張力很大,但在熔點(diǎn)溫度以下(-29°C?-28°C)穩(wěn)定,可以保存數(shù)周。二、環(huán)戊二烯基負(fù)離子

環(huán)戊二烯分子中亞甲基上的氫具有酸性。

其酸性相當(dāng)于醇或水。它可與金屬鈉反應(yīng),放出氫氣。

也可與三乙胺作用成鹽:

環(huán)戊二烯基負(fù)離子是閉合的環(huán)狀共軛體系,π電子數(shù)(6)符合4n+2(n

=1),具有芳香性。

環(huán)戊二烯基負(fù)離子可與二價(jià)鐵離子絡(luò)合,生成高度穩(wěn)定的化合物,稱為二茂鐵。

二茂鐵是一具有夾層結(jié)構(gòu)的橙色固體,熔點(diǎn)174°C,100°C升華?具有芳香族化合物的性質(zhì),可在環(huán)上進(jìn)行磺化、傅一克酰基化等反應(yīng)。三、環(huán)庚三稀正離子

環(huán)庚三烯與溴作用生成二溴化物,二溴化物受熱失去溴化氫生成溴化?:

溴化?為黃色片狀結(jié)晶,熔點(diǎn)203°C。它具有許多與一般有機(jī)化合物不同的性質(zhì)。溴化?不溶于乙醚,能溶于水,水溶液與硝酸銀作用立即產(chǎn)生溴化銀沉淀,像一種鹽類。這是由于溴化?含有?離子(即環(huán)庚三烯正離子),?離子中有6個(gè)π電子,符合(4n+2)規(guī)則,具有芳香性。

環(huán)庚三烯酚酮(tropolone)最早只是一個(gè)為了解釋某些天然產(chǎn)物的性質(zhì)而設(shè)想出來的結(jié)構(gòu)式,現(xiàn)已被證實(shí),并合成。

環(huán)庚三烯酚酮是一種無色針狀結(jié)晶,熔點(diǎn)50°C?51°C,易溶于水。它的羥基和酚羥基一樣,顯酸性并能與三氯化鐵發(fā)生顯色反應(yīng)(深綠色)。可是它的羰基卻和一般的不飽和酮不同,不能和羰基試劑作用,這是由于羰基極化形成了穩(wěn)定的草離子。因此環(huán)庚5烯酚酮具有芳香性,可進(jìn)行親電取代反應(yīng)。四、環(huán)辛四烯雙負(fù)離子

環(huán)辛四烯分子中的原子不在一個(gè)平面上,但環(huán)辛四烯在四氫呋喃溶液中與金屬鉀反應(yīng),生成兩價(jià)碳負(fù)離子:

環(huán)辛四烯雙負(fù)離子為平面結(jié)構(gòu),有10個(gè)π電子,符合(4n

+2)(n=2),具有芳香性。它也可與金屬絡(luò)合成類似于二茂鐵的夾心結(jié)構(gòu)的化合物。五、輪烯

具有交替的單雙鍵的單環(huán)多烯烴,通稱為輪烯(annulenes)。如[18]-輪烯就是具有環(huán)狀閉合共軛體系的18個(gè)碳的單環(huán)化合物。由于它具有18個(gè)π電子,符合休克爾(4n+2)(n=4)規(guī)則,有芳香性。

經(jīng)X射線衍射證明,環(huán)中碳碳鍵長(zhǎng)幾乎相等,整個(gè)分子基本處于同一平面上,可發(fā)生溴代、硝化等反應(yīng)。

[16]-輪烯分子中碳原子不在同一平面內(nèi),碳碳單鍵和雙鍵的鍵長(zhǎng)分別為0.146nm和0.134nm,沒有芳香性,但與金屬鉀反應(yīng)能生成有芳香性的兩價(jià)碳負(fù)離子。

[10]-輪烯77電子數(shù)符合(4n+2)規(guī)則,但由于分子中環(huán)內(nèi)氫原子具有強(qiáng)烈排斥作用,致使不能在同一平面上,故沒有芳香性。六、薁

薁(azulene)是天藍(lán)色片狀晶體,溶點(diǎn)99°C,其偶極矩1.08D。奧分子式C10H8,是萘的同分異構(gòu)體,它是由五元環(huán)的環(huán)戊二烯和七元環(huán)的環(huán)庚三烯稠合而成的。薁含10個(gè)π電子,符合(4n+2)規(guī)則,具有芳香性,可發(fā)生親電取代反應(yīng),主要生成1或3取代產(chǎn)物。七、富勒烯(Fullerenes)

1985年由美國(guó)化學(xué)家H.W.Kroto(UniversityofSussex)、R.E.Smalley和R.F.Curl(RiceUmvemty)及其合作者采用質(zhì)譜儀研究激光蒸發(fā)石墨電極粉末,獲得碳原子的團(tuán)簇化合物,發(fā)現(xiàn)其中C60、C70具有較高的穩(wěn)定性。1990年WolfgangKrsisdimer(MaxPlanckInstitueofNuclearPhysicsinHeidelberg)、DonaldHuffman(UniversityofArizona)及其合作者米用石墨棒作電極,在直流電作用下發(fā)生電弧放電,首次合成出C60。C60。具有60個(gè)(C)頂點(diǎn)和32個(gè)面,12個(gè)面為正五邊形,20個(gè)面為正六邊形,其大小僅為0.71nm,整個(gè)分子形似足球,因此被稱為足球烯(footballene)

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