Ароматичність
Аромати́чність — хімічна властивість молекули, за якої кільце з ненасиченими зв'язками має високу стабільність (приблизно на рівні насичених сполук).
Одним з простих ароматичних з'єднань є бензол.
Окрім бензольного кільця та його конденсованих аналогів (нафталін, антрацен тощо) ароматичними є кільця піролу, піридину, фурану, тіофену, індолу та інші.
При цьому в шестичленних циклах в утворенні ароматичного зв'язку беруть участь валентні електрони гетероатому (піридин), а в п'ятичленних — їх неполілені електронні парт (тіофен, пірол).
Ці сполуки грають важливу роль в органічній хімії і мають багато хімічних властивостей, що властиві тільки цьому класу сполук.
Зміст |
[ред.] Історія
_1979,_MiNr_2409.jpg)
Бензол був вперше виділений М.Фарадеем в 1825 році. У 1833 році Е.Мічерліх вперше синтезував бензол в лабораторії шляхом сплавлення натрієвої солі бензойної кислоти з гідроксидом натрію. Їм же була встановлена точна молекулярна формула бензолу — C6H6.
У 1865 році Ф.Кекуле запропонував першу структурну формулу бензолу як гексагонального 1,3,5-циклогексатрієна.
У 1931 році Е.Хюккель розробив квантово-механічний підхід для пояснення ароматичності. Цей підхід використовується до сьогодні і називається «метод молекулярних орбіталей Хюккеля» (МОХ).
[ред.] Пояснення ароматичності
[ред.] Ранні уявлення
Бензол та його гомологи володіли властивостями, які неможливо було пояснити формулою Кекуле. Робилися спроби запропонувати інші структурні формули, проте жодна з них не пояснювала всіх спостережуваних властивостей ароматичних сполук.
[ред.] Метод молекулярних орбіталей Хюккеля
У 1930-х роках Хюккеля вперше були застосовані методи квантової механіки для пояснення незвичайних властивостей ароматичних сполук. У той час були відсутні ЕОМ, здатні знаходити рішення рівняння Шредінгера для складних систем. У зв'язку з цим важливим завданням була розробка спрощених методів вирішення подібних завдань.
У МОХ π-електронна система молекули розглядається незалежно від σ-каркасу, що істотно спрощує всю задачу в цілому.[1]
[ред.] Критерії ароматичності
Існують кілька критеріїв, за якими молекула може бути віднесена до ароматичних.
[ред.] Правило Хюккеля
Ароматичними є молекули, що підкоряються правилу Хюккеля: ароматичної є плоска моноциклічно сполучена система, що містить (4n + 2) π-електронів (де n = 0,1,2 ...). Це правило виводиться безпосередньо з квантово-хімічних обчислень МОХ.
[ред.] Сучасні уявлення
У сучасної фізичної органічної хімії вироблено загальне формулювання критерію ароматичності[2].
| « | Ненасичена циклічна або поліциклічна діатропна молекула, або іон може розглядатися як ароматична, якщо всі атоми циклу входять в повністю сполучену систему таким чином, що в основному стані всі π-електрони розташовуються тільки на зв'язуючих молекулярних орбіталях анулярної (замкнутої) оболонки. | » |
[ред.] Ароматичні сполуки
Крім бензольного кільця і його конденсованих аналогів ароматичні властивості проявляють багато гетероцикли - Гетария: пірол, фуран, тіофен, піридин, індол, оксазол та інші. При цьому в шестичленні цикли гетероатом віддає свої валентні електрони, а в 5-атомних - неподільну електронну пару.
Одним з найпростіших ароматичних сполук є бензол. Ці сполуки відіграють велику роль в органічній хімії і володіють багатьма хімічними властивостями, властивими тільки цьому класу сполук.
[ред.] Ароматизація
Ароматизація - освіта ароматичних сполук із з'єднань інших типів.
У промисловості широко застосовують процеси ароматизації продуктів переробки нафти для збільшення вмісту в них ароматичних вуглеводнів. Найбільше значення має каталітичний риформінг бензинових фракцій.
Процеси ароматизації протікають в умовах біохімічного синтезу в рослинах, тварин, грибів і мікроорганізмів. Одним з найбільш істотних метаболічних шляхів, невід'ємною частиною якого виступають реакції ароматизації, є шикіматний шлях.
[ред.] Примітки
- ↑ Метод Хюккеля — хімічна енциклопедія (рос.)
- ↑ Органическая химия (російська). — С. 342. — М. : Вид-во МГУ, 1999. ISBN 5-211-03491-0.
