خصلت آروماتیکی: تفاوت میان نسخه‌ها

مولکولهایی آروماتیک هستند و خصلت آروماتیکی از خود نشان می‌دهند که تعداد الکترونهایالکترون‌های سیستم π آنها، ۲ و ۶و ۱۰و… باشد. این ضرورت، [[قاعده هوکل]] یا ۴n+۲ نامیده می‌شود. سپس ترکیباتی که برای آن‌ها n=۰, ۱ , ۲ ,… می‌باشد، آروماتیک خواهند بود.

بررسی‌های تجربی مثل مطالعه خواص فیزیکی و انرژی هیدروژن‌دار شدن سیستم‌ها با تعداد الکترونهایالکترون‌های π مختلف به این نتایج منجر شده‌است که:

۱. مولکولهایی آروماتیک هستند و خصلت آروماتیکی از خود نشان می‌دهند که تعداد الکترونهایالکترون‌های سیستم π آنها، ۲ و ۶و ۱۰و… باشد. این ضرورت، قاعده هوکل یا ۴n+۲ نامیده می‌شود. پس ترکیباتی که برای آن‌ها n=۰, ۱ , ۲ ,… می‌باشد، آروماتیک خواهند بود.

۲. مولکول باید ساختمان مسطح داشته باشد. تمام ترکیباتی که این دو شرط اساسی در آن‌ها رعایت شده باشد، زوایای پیوندی در آن‌ها طبیعی، همپوشانی اوربیتالهایاوربیتال‌های π مناسب و غیر مستقر شدن الکترونهاالکترون‌ها به خوبی میسر باشد، پایداری مولکول بیشتر خواهد بود.

واکنش ۳- کلرو سیکلوپروپن با SbCl۵، ماده پایداری به فرمول C3H3SbCl۶ ایجاد می‌کند که در حلالهایحلال‌های دی‌اکسید گوگرد مایع به خوبی حل نشده، ولی در حلالهایحلال‌های غیرقطبی نامحلول است. مطالعه طیفNMR این ماده، سه پروتون هم‌ارزش را به نمایش می‌گذارد. این نتایج، با تشکیل کاتیون سیکلوپروپن که کوچک‌ترین مولکول آروماتیک می‌باشد، مطابقت دارد.

نتایج تجربی حاصل از واکنش‌های هیدروژن دار شدن هیدروکربنهایهیدروکربن‌های جوش خورده دو حلقه‌ای و سه حلقه‌ای و… نشان می‌دهد که هر چه تعداد الکترونهایالکترون‌های بیشتری در رزونانس شرکت کرده باشند، انرزژی آزاد شده بیشتر و پایداری نسبی نیز بیشتر خواهد بود.

البته در روش آیوپاک برای مشخص نمودن موقعیت استخلاف‌های بنزن از شماره استفاده می‌شود. وقتی سه یا بیش از سه استخلاف بر روی حلقه بنزن باشد برای مشخص کردن موقعیت استخلافهااستخلاف‌ها از شماره استفاده می‌شود. شماره‌گذاری باید به نحوی انجام شود که مجموع اعداد بکار رفته حداقل باشند. همچنین ترتیب نوشتن اسامی استخلاف‌ها بر اساس حروف الفبا می‌باشد. اگر خود حلقه بنزن به عنوان یک استخلاف بر روی یک مولکول قرار گیرد، در نامگذاری از کلمه فنیل (Ph) استفاده می‌شود. نامگذاری گروه فنیل مانند یک گروه آلکیل می‌باشد.

تفاوت واکنش‌های بنزن در این است که به جای واکنش افزایشی، واکنش استخلافی انجام می‌دهد. اتمهایاتم‌های هیدروژن در بنزن از موقعیت یکسانی نسبت به هم برخوردار هستند و از جایگزینی هریک از اتم‌های هیدروژن با یک الکتروندوست محصول مشابهی بدست خواهد آمد. چنین واکنشی را «واکنش استخلافی الکترون‌دوست آروماتیک» گویند. این نوع واکنش‌ها می‌تواند با انواع الکترون دوست‌ها انجام گیرد. به‌طور کلی واکنش‌های جانشینی الکتروندوستی در دو مرحله انجام می‌گیرند. مرحله اول که شامل افزایش الکتروندوست به حلقه آروماتیک است. در این مرحله که مرحله تعیین‌کننده سرعت نیز می‌باشد، جزء الکتروندوست به حلقه بنزنی اضافه شده و آروماتیستی حلقه که عامل اصلی پایداری است، از بین می‌رود. از این رو واکنش شدیداً گرماگیر می‌باشد. کربوکاتیون بدست آمده دارای یکسری فرم‌های رزونانسی می‌باشد. مرحله دوم بسیار سریع رخ می‌دهد و شامل حذف پروتون توسط گونه بازی می‌باشد که در نتیجه آن حالت آرماتیستی به مولکول باز می‌گردد. در واقع واکنش‌های جانشینی الکتروندوستی، همانند افزایش الکتروندوستی، یک فرایند چند مرحله‌ای هستند که در آن یک کربوکاتیون واسطه‌ای دخالت دارد. مرحله تشکیل کربوکاتیون، مرحلهٔ کند و تعیین‌کننده سرعت واکنش می‌باشد. در مراحل بعدی، کربوکاتیون حاصل با از دست دادن پروتون به ترکیب پایدار تبدیل می‌گردد.

مرحله تشکیل کربوکاتیون در واکنش‌های الکتروندوستی بنزن (ترکیب‌ها آروماتیک)، مزحله کند و تعیین‌کننده سرعت است. استخلاف‌ها را بر اساس نوع تأثیرشان روی این حدواسط به دو دسته می‌توان تقسیم نمود: آن‌هایی که حدواسط کربوکاتیونی را پایدار می‌کنند (حلقه آروماتیک را فعال می‌کنند) و آن‌هایی که حدواسط کربوکاتیونی را ناپایدار می‌کنند (فعالیت حلقه آروماتیک را کاهش می‌دهند). یک استخلاف الکترون‌دهنده بر روی یک حلقه آروماتیک باعث غنی‌تر شدن آن ترکیب از لحاظ الکترونی نسبت به بنزن می‌شود و لذا در برابر الکترون‌دوست‌ها خیلی فعالتر عمل خواهد کرد. الکترون دادن یا الکترون گرفتن یک استخلاف در حلقه آروماتیک به دو طریق می‌تواند انجام پذیرد: از طریق رزنانس یا از طریق القایی. اثرات القایی ناشی از الکترونگاتیوی ذاتی اتم‌هاست و لذا در گروه‌های عاملی از قطبیت پیوندها ناشی می‌گردد. برای مثال هالوژن‌ها، گروه‌های کربونیل، و گروه‌های نیترو با القاء، الکترون‌ها را طریق پیوند سیگما از حلقه می‌کشند و باعث کاهش فعالیت حلقه می‌شوند. گروه‌های آلکیل به مقدار کمی الکترون‌دهنده هستند و به همین جهت فعالیت حلقه را اقزایش می‌دهند. اثرهای روزنانسی با دادن یا کشیدن الکترون‌ها از طریق پیوندها و به وسیله همپوشانی یک اوربیتال از استخلاف با یک اوربیتال p از حلقه آروماتیک عمل می‌نمایند. برعکس، استخلاف‌هایی مانند هیدروکسیل و آمین حلقه آروماتیک را با اثرهای رزونانسی فعال می‌کنند و در این اثر الکترون‌های غیرپیوندی از استخلاف به حلقه داده می‌شود و روی حلقه یک بار منفی ایجاد می‌کنند در نتیجه حلقه در مقابل الکترون دوست‌ها خیلی فعال می‌شود. اثر القاء اکسیژن ([[الکترونگاتیوی]]) بسیار کم است و اثر رزونانسی بر القاء غلبه می‌کند. هنگامی که واکنش جانشینی الکتروفیلی بر روی آنیلین رخ می‌دهد، حمله به موقعیت اورتو و پارا ارجح است. از آنجا که اتم‌های O و N الکترونگاتیو هستند، از طریق القایی الکترون‌کشنده هستند ولی زوج الکترون آزاد روی این اتم‌ها در رزنانس شرکت می‌کنند. علت آنکه محصولات پارا و اورتو محصولات عمده هستند، ایجاد فرم رزنانسی است که در آن تمامی اتم‌ها قاعده اکتت را رعایت کرده‌اند (هشت‌ تائی همه اتم‌ها کامل است). این فرم رزنانسی شدیداً پایدار می‌باشد. اما درمورددر مورد موقعیت متا این امتیاز وجود ندارد و درصد بسیار کمی از محصول نهایی متا خواهد بود.

* [[بنزن]]