Номенклатура ароматических соединений ряда бензола и изомерия в бензольном кольце.

Ароматические соединения.

Ароматичность.

Эффект дополнительного перекрывания π-орбиталей (эффект сопряжения), наблюдаемый в диенах, возможен и в циклических молекулах. Более того, при чередовании простых и двойных связей в цикле, в некоторых случаях возможно полное обобществление π-электронов с образованием единой для всех р-электронов тороидальной молекулярной π-орбитали (на схеме указан только один атом водорода). При этом наблюдается значительный выигрыш в энергии. Соединения, обладающие такими свойствами, называются ароматическими, а тип сопряжения – ароматическим.

Критерии ароматичности:

1. Расположение участвующих во взаимодействии атомов в одной плоскости.

2. Наличие негибридизованной орбитали у всех участвующих в сопряжении атомов (не обязательно атомов углерода).

3. Структура должна удовлетворять правилу Хюккеля: количество π-электронов, участвующих в кольцевом сопряжении удовлетворяет формуле 4n+2 где n=0,1,2,3,....

Когда количество π-электронов равно 4n наблюдается «антиароматичность» - проигрыш в энергии при попытке сопряжения. Антиароматические соединения как правило не плоские и проявляют свойства обычных полиолефинов. В качестве примера можно привести циклооктатетраен-1,3,5,7, упоминавшийся ранее в качестве продукта тетрамеризации ацетилена.

4. Возникновение кольцевого молекулярного тока в переменном магнитном поле. Данный эффект наблюдается в спектрах ядерного магнитного резонанса на ядрах ¹Н (ЯМР ¹Н) в виде изменения резонансной частоты ядер водорода связанных с ароматическим кольцом по сравнению с неароматическими соединениями содержащими кратную связь.

Примеры моно и бициклических ароматических соединений:

В циклопентадиенильном анионе (структура 2) на одной из участвующих в сопряжении р-орбиталей находится пара электронов, и суммарное количество π-электронов – 6, так что правило Хюккеля выполняется. В циклопропенильном катионе (структура 3), наоборот, одна из р-орбиталей вакантная (катионный центр) и поэтому в сопряжении участвуют только два электрона на трех орбиталях, что тоже соответствует правилу Хюккеля.

За счет делокализации электронов наблюдается значительный выигрыш в энергии (~80 ккал/моль).

Формы, изображенные на схемах с кратными связями, называются граничными (или резонансными)

Номенклатура ароматических соединений ряда бензола и изомерия в бензольном кольце.

Отсчет начинается от наиболее старшего заместителя в кольце (см. таблицу 1). Нумерация идет таким образом, чтобы сумма цифр была наименишей. Если с бензольным кольцом связана длинная углеводородная цепь, содержащая заместители, то, обычно, считают бензольное кольцо относительно этой цепи заместителем (фенил).

Для дизамещенных производных бензола часто используют альтернативную номенклатуру. Рассматривают положение младшего заместителя относительно старшего (Х). Если но расположен рядом – используют приставку орто- (о-), если через один – мета- (м-), если напротив – пара- (п-).

В ряду ароматических соединений часто используются тривиальные названия соответствующих ядер и их замещенных. В этом случае нумерация в цикле осуществляется от того заместителя, который входит в тривиальное название (ему присваивается № 1). Также поступают в случае использования приставок орто-, мета- и пара-.