Системы с замкнутой цепью сопряжения. Арены и их производные. Гетероциклические ароматические соединения. (Решение → 2145)

Заказ №38754

Системы с замкнутой цепью сопряжения. Арены и их производные. Гетероциклические ароматические соединения.

Ответ:

Сопряженные системы с замкнутой цепью сопряжения – это арены, гетероциклические соединения и небензоидные ароматические структуры. Простейшие замкнутые сопряженные структуры – арены, родоначальником которых является бензол. Бензол был известен издавна, однако долгое время эго структура была не доказана и только в 1865 А.Кекуле предложил изображать строение молекулы бензола в виде правильного шестиугольника с системой чередующихся двойных и простых связей. Изображать формулу бензола принято таким образом и сейчас. Все атомы углерода в бензольном цикле находятся в sр2- гибридизации, все связи С–С равны между собой, имеют длину 1,40 А° и занимают как бы промежуточное положение между простой (1,54 А°) и двойной (1,33 А°) связями, При этом каждый атом углерода образует три s- связи (одну связь С–Н и две s-связи С–С), лежащих в одной плоскости , т.е. у каждого атома углерода осталось по одному р-электрону, орбитали которых, за счет двукратного перекрывания друг с другом образуют замкнутую pэлектронную систему, которая охватывает все атомы углерода. p-Электронная плотность в такой системе распределена равномерно. Замкнутый секстет электронов представляет собой связь, которая отличается от других типов, и ее часто называют ароматической. Электронное строение молекулы бензола можно описать с помощью теории резонанса, согласно которой молекула бензола рассматривается как резонансный гибрид двух предельных (граничных структур). Арены (ароматические углеводороды) составляют многочисленный класс циклических углеводородов с делокализованными π-электронами. Эта делокализация обусловлена сопряженными двойными связями. Поэтому моноциклические арены изображаются шестиугольником с чередующимися простыми и двойными связями или шестиугольником с внутренней окружностью, символизирующей делокализацию πэлектронов. OH Фенол – ароматическое соединение бензол Моноциклические арены называют бензоидными. Одновалентные радикалы (арилы) называют фенил бензил 4-толил В таблице приведены некоторые моноциклические арены и их ди- и тризамещенные производные. Видно, что последние могут иметь не более трех изомеров. Соединение Формула Изомеры бензол нет метилбензол (толуол) нет диметилбензол (ксилол) 1,2-диметилбензол (о-ксилол) 1,3-диметилбензол (м-ксилол) 1,4-диметилбензол (п-ксилол) триметилбензол 1,2,3-триметилбензол 1,2,4-триметилбензол 1,3,5-триметилбензол Таблица. Моноциклические арены и их производные Для моноядерных аренов применимо правило ароматичности Хюккеля 4n + 2 (n – число циклов), указывающее на особую устойчивость циклической системы из шести делокализованных π-электронов. Для полиядерных соединений это правило указывает на сохранение ароматичности при усложнении молекулы. В полиядерных соединениях придерживаются следующей нумерации атомов углерода: нафталин антрацен фенантрен