ОБСУЖДЕНИЕ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ АРЕНОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ОБСУЖДЕНИЕ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ АРЕНОВ Исмаилов С.А.

Исмаилов Сохраб Ахмедович - доктор химических наук, старший научный сотрудник, Институт нефтехимических процессов имени академика Ю. Г. Мамедалиева Министерства науки и образования,

г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: в статье рассматривается общая формула аренов. Ключевые слова: арены, ароматичность, правило Хюккеля, делокализация.

УДК 547.53

К 1860-м годам было известно, что соотношение атомов углерода и атомов водорода в молекуле бензола аналогично соотношению C и H в ацетилене, а также предполагалось, что общая формула СПИП. Позже от этой формулы отказались и вместо нее использовали формулу СпН2п-б. Термин «ароматичность» был введен в 1865 году Ф. А. Кекуле, определившим строение бензола и предложившим его формулу (I). Общая формула аренов была принята следующим образом: СпН2п-б [1, 2, 3, 4].

С„Н2п.6 (С6н6)

С„НП (СбН6)

сн

Н3С— -сн3

сн,

нс=сн2

С8Н10 * СвН8

VI

С5Н4 *

С5Н5

С12Н18 * с12н12

XI

с10н14*

С-юЩ

VIII

с10н14 *

СюНю

N XII

С5Н4

С5Н5

О О (!>

XIII

СдЩ

XIV

С4Н2

С4Н4

Интересно что, формула СпН2п-б соответствует только бензолу и его гомологам (I—IV); не описывает все другие ароматические соединения; например, эта формула не работает для стирола (винилбензола) (V). Ароматические соединения состоят не только из бензола и его соединений с алканами Как видно из схемы 1, за исключением бензола, многие ароматические соединения подчиняются правилу Хюккеля (4п+2), для которых формула СпН2п-б неверна. Следует также отметить, что если речь идет об ароматическом кольце, то выражение алкильной боковой цепи гомологов бензола неуместно в этой формуле. Ароматические соединения включают широкую группу молекул и ионов различного строения, отвечающих критериям ароматичности.

Ароматические ядра, представленные на схеме 1, подчиняются правилу Хюккеля (4п+2). Однако указанная общая формула СпН2 п-6 их не подтверждает.

По нашему мнению, общую формулу аренов следует приводить в виде СпНп. Такой подход отмечен под каждой формулой арены и решает эту проблему.

Причиной кислотных свойств циклопентадиена является образование достаточно устойчивого циклопентадиенильного ароматического аниона (VI) с шестью ^-электронами.

Пиридин (XII) представляет собой ароматическую электронную систему, который образуется за счет электронов трёх двойных связей кольца. Неподелённая пара электронов атома азота лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости системы кольца и не принимает участия в создании ароматического секстета. Пиридин подчиняется правилу Хюккеля и соответствует общей формуле СпНп.

Примечательно, что арены, такие как нафталин, антрацен и фенантрен, тетрацен частично отклоняются от этой формулы. Здесь порядок нафталина следует указать формулой СпН п-2, порядок антрацена и фенантриена формулой СпНп-4, а порядок тетрацена (XVIII) формулой СпН п-6, так как это связано с тем, что 2 атома С в нафталине, 4 атома С в антрацене и фенантрене а также 6 атомов в тетрацене создают дополнительные связи.

Азулен (XI), состоящий из конденсированных семичленных и пятичленных колец ароматического характера (10е), соответствует формуле СпНп-2, как и нафталин.

Оксазол (XIX) — азотсодержащее ароматическое соединение с 6 ^-электронами, состоящее из пятичленного гетероцикла, относящееся к классу азолов. Хотя это также относится и к ароматической системе, формула СпН2п-б и здесь себя не оправдывает.

В ферроцене (XX) простые и двойные связи циклов С5Н5 усреднены, как в бензоле, что обозначают кольцевым символом внутри цикла. Особенность строения ферроцена состоит в том, что атом металла взаимодействует не с одним конкретным атомом углерода, а сразу со всеми атомами углерода двух органических молекул. Орбитали _р-электронов, принадлежащих циклам, перекрываются друг с другом и с незанятыми ^-орбиталями. Возникает комплексное соединение, где в образовании связи с атомом железа принимают участие все _р-электроны циклопентадиенильных колец, образуя с металлом координационные связи. Это самостоятельный тип химической связи, получивший название р-комплексной связи. По химическим свойствам оно напоминает бензол: атомы водорода могут легко

замещаться на различные органические группы Молекула ферроцена явно подчиняется общей формуле CnHn.

Заключение: после этого обсуждения можно сделать вывод, что общую формулу аренов следует принять как CnHn, а не CnH2n-6.

Список литературы

1. Sykes P. Mechanism in organic Chemistry. Longman Pub Group, 1996. P. 447.

2. Francis A.C., Richard J.S. Advanced Organic Chemistry. Plenum Press, New York and London. 1980, P.518.

3. Lewis D., Peters D. Facts and theories of aromaticity, L.-Basingstoke, 1975.

4. DewarM.J.S., McKeeM.L. "Pure Apple Chem.", 1980, v. 52, №6, p. 1431-41.