文档介绍：呋喃、噻吩和吡咯结构与芳香性
呋喃、噻吩和吡咯→结构与芳香性
结构与芳香性性质衍生物
呋喃、噻吩与吡咯结构相似,都是由一个杂原子和四个碳原子结合构成的化合物。从结构上它们可以看做是由O、S、NH分别取代了1,3-环戊二烯(也称为茂)分子中的CH后得到的化合物。但从化学性质上看,它们与环戊二烯并无多少相似之处,倒是与苯非常类似。例如,呋喃、噻吩、吡咯这三个化合物都非常容易在环上发生亲电取代反应,而不太容易发生加成反应。这说明用上述三个结构来代表这三个化合物存在着某种片面性。
按照杂化理论的观点,呋喃、噻吩、吡咯分子
中四个碳原子和一个杂原子间都以sp杂化轨道
形成σ键,并处于同一平面上,每一个原子都剩
一个未参与杂化的p轨道(其中碳原子的p轨道上
各有一个电子,杂原子的p轨道上有两个电子)。
这五个p轨道彼此平行,并相互侧面重叠形成一个
五轨道六电子的环状共轭大π键,π电子云分布
于环平面的上方与下方(见图16-1),其π电子
数符合休克尔的4n+2规则(n=1)。这三个化合物
所形成的共轭体系与苯非常相似,所以它们都具有
类似的芳香性。
但是,这三个化合物所形成的共轭体系与苯并不完全一样,主要表现在以下两处:
(1)键长平均化程度不一样。苯的成环原子种类相同,电负性一样,键长完全平均化(六个碳碳键的键长均为140pm),其电子离域程度大,π电子在环上的分布也是完全均匀的。这三个化合物都有杂原子参与成环,由于成环原子电负性的差异,使得它们分子键长平均化的程度不如苯,电子离域的程度也比苯小,π电子在各杂环上的分布也不是很均匀,所以呋喃、噻吩、吡咯的芳香性都比苯弱。三种杂环分子中共价键的长度如下: