Aromaticity

1. Aromaticity and the 4n+2 Rule

(1) Huckel's rule: 이중 결합과 단일 결합이 교반된 평면 고리 분자는 4n+2개의 파이 전자를 갖는 경우 방향족 안정성을 갖는다.

2. Compounds with 4n pi Electrons Are not Aromatic

(1) 평면 고리 분자는 4n개의 파이 전자를 갖는 경우 예상되는 것보다 안정성이 낮다.

(2) 4n개의 파이 전자를 갖는 평면 고리 분자는 평면 밖으로 왜곡되며 알켄처럼 행동한다.

(3) 4-electron 그리고 8-electron 화학물은 비편재화되지 않고 단일 및 이중 결합으로 이루어진다.

(4) Cyclobutadiene은 굉장히 불안정해 낮은 온도에서 스스로 딜스-알더 반응을 일으킨다.

(5) Cyclooctatetraene은 4개의 이중결합을 가지며 Br2, KMnO4, HCl 등과 반응한다.

3. Aromaticity of the Cyclopentadienyl Anion

(1) 1,3-Cyclopentadien은 비편재화를 차단하는 CH2로 결합된  conjugate 이중 결합을 갖는다.

(2) CH2의 양성자(H+)의 제거는 안정한 고리형 6-electron system을 만든다.

(3) (H-)나 (radical H)의 제거는 nonaromatic한 4,5-electron system을 만든다.

(4) Anion은 상대적으로 안정하므로 상대적으로 산성이다.  

 

4. Pyridine (방향족 화합물)

(1) 피리딘에도 electron lone pair가 있어서 이 전자 두 개를 pi 전자로 취급하면 pi 전자 8개가 존재하는 것처럼 보인다.

(2) But p궤도의 pi 전자는 모두 수직 방향으로 존재하고 Nitogen의 electron lone pair는 p궤도 pi 전자와 직각, 즉 수평 방향으로 존재를 해 고리 안 전자와 같이 pi 전자로 취급할 수 없다.

(3)  6개의 pi 전자를 갖는다.

(4) nitrogen lone pair는 aromatic system에 포함되지 않는다.

(5) pyridine은 보통 amine에 비해 상대적으로 약한 염기이다.

5. Pyrrole (방향족 화합물)

(1) pi 전자는 pentadienyl anion과 비슷한 양상을 가진다.

(2) protonation은 pyrrole을 아주 약한 염기로 만든다.