이종환 식 화합물 화학

이종 방향성의 성질

방향족은 6 개의 π 전자가 일반적으로 참여하는 사이 클릭 공액 시스템으로 불리는 교대 단일 및 이중 결합 시스템에 의해 고리 화합물의 상당한 안정화를 나타낸다. 고리 내의 질소 원자는 양전하 또는 음전하를 띠거나 중성 형태 일 수있다. 고리의 산소 또는 황 원자는 중성 형태이거나 양전하를 can 수있다. 일반적으로 (1) 고리의 평면에 직교하는 궤도에있는 고독한 또는 공유되지 않은 전자 쌍을 통해 고리 형 공액 시스템에 참여하는 헤테로 원자와 (2) 그것들은 이중 결합에 의해 다른 원자에 연결되어 있기 때문에 그렇게합니다.

제 1 유형의 원자의 예는 피롤의 질소 원자이며, 이는 단일 공유 결합에 의해 2 개의 탄소 원자 및 1 개의 수소 원자에 연결된다. 질소는 5 개의 전자로 된 가장 바깥 쪽 껍질을 가지고 있으며, 그 중 3 개는 다른 원자와 3 개의 공유 결합으로 들어갈 수 있습니다. 피롤의 경우와 같이, 결합이 형성된 후에, 고리 형 공액에 관여 할 수있는 비공유 전자쌍이 남아있다. 피롤의 방향족 섹스텟은 2 개의 탄소-탄소 이중 결합 및 질소 원자의 비공유 전자 쌍을 구성하는 2 개의 전자 각각으로부터 2 개의 전자로 구성된다. 결과적으로, 질소 전자가 방향족 섹스텟으로 끌어 당겨질 때 질소 원자에서 탄소 원자로의 전자 밀도의 순 흐름이있는 경향이있다. 대안 적으로, 피롤 분자는 공명 하이브리드, 즉 진정한 구조가 공명 형태 라 불리는 둘 이상의 상이한 형태에 의해서만 근사 될 수있는 분자로서 기술 될 수있다.

제 2 유형의 헤테로 원자의 예는 피리딘 중의 질소 원자이며, 이는 단지 2 개의 탄소 원자에 대한 공유 결합에 의해 연결된다. 피리딘은 또한 π- 전자 섹스텟을 갖지만, 질소 원자는 하나의 전자에만 기여하고, 하나의 추가 전자는 고리의 5 개의 탄소 원자 각각에 의해 기여된다. 특히, 질소 원자의 비공유 전자 쌍은 포함되지 않는다. 또한, 전자에 대한 질소의 인력 (전기 음성도)이 탄소의 인력보다 크기 때문에, 전자는 피롤에서와 같이 질소 원자에서 멀어지지 않고 질소 원자쪽으로 이동하는 경향이 있습니다.

매우 일반적으로, 헤테로 원자는 이들이 상기 기재된 제 1 등급 또는 제 2 등급에 속하는 지에 따라 피 롤형 또는 피리딘 형으로 지칭 될 수있다. pyrrolelike 헤테로 원자는 -NR- (R은 수소 또는 탄화수소 기이다), -N ^- -, -O- 및 -S-에서, π 전자 시스템으로 전자를 후원하는 경향이있는 반면, 피리딘과 같은 헤테로 -N =, ―N ⁺ R =, ―O ⁺ = 및 ―S ⁺ =는 이중 결합의 π 전자를 끌어 당기는 경향이 있습니다.

6 원 헤테로 방향족 환에서, 헤테로 원자 (보통 질소)는 피리딘-유사, 예를 들어 2 개의 질소 원자를 함유하는 피리 미딘 화합물 및 3 개의 질소 원자를 함유하는 1,2,4- 트리 아진이다.

6 원 헤테로 방향족 화합물은 일반적으로 피 롤형 헤테로 원자를 함유 할 수 없다. 그러나 5 원 헤테로 방향족 고리는 항상 1 개의 피 롤형 질소, 산소 또는 황 원자를 함유하며, 화합물 티 오펜 (1 개의 황 원자를 갖는), 1,2,4에서와 같이 최대 4 개의 피리딘 유사 헤테로 원자를 함유 할 수있다 -옥사 디아 졸 (산소 원자 1 개 및 질소 원자 2 개) 및 펜타 졸 (질소 원자 5 개).

독일 화학자 인 August Kekule은 19 세기 중반에 벤젠의 고리 구조를 공식화 한 이후로 향도의 정량적 측정, 심지어 정확한 정의까지도 화학자들에게 도전했습니다. 에너지, 구조 및 자기 기준에 기초한 다양한 방법이 카르 보시 클릭 화합물의 방향족 성을 측정하기 위해 널리 사용되어왔다. 그러나, 이들 모두는 헤테로 원자의 존재로 인한 합병증 때문에 이종 방향족 시스템에 정량적으로 적용하기 어렵다.

화학적 반응성은 방향성에 대한 특정 정 성적 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 방향족 화합물의 반응성은 그것이 함유하는 공액 시스템의 추가적인 안정성에 의해 영향을 받는다; 추가 안정성은 차례로 하나 이상의 원자를 파쇄를 통해 분자에 첨가하는 대신에 수소의 치환, 즉 단일 결합 된 수소 원자를 다른 단일 결합 된 원자 또는기로 대체함으로써 반응하는 경향을 결정한다 이중 결합의 (치환 반응; 부가 반응 참조). 따라서, 반응성 측면에서, 방향족도는 첨가보다는 치환에 대한 상대적인 경향에 의해 측정된다. 이 기준에 따르면, 피리딘은 푸란보다 더 방향족이지만, 얼마나 더 방향족인지 말하기는 어렵습니다.