重要なポイント
ベンゼンのような芳香族化合物は、非局在化したパイ電子の環をもつため、並外れて安定である。環を保ったまま、付加ではなく置換を起こす。
- ヒュッケル則: 平面で環状、完全に共役した環が 4n + 2 個のパイ電子(2、6、10 …)をもてば芳香族である。4n 個なら反芳香族である。
- ベンゼンは求電子置換を起こす。ニトロ化(HNO₃/H₂SO₄)、ハロゲン化(X₂/FeX₃)、スルホン化、フリーデル・クラフツのアルキル化とアシル化である。
- 活性化基(–OH、–NH₂、–OR、–CH₃)は次の置換基をオルト位とパラ位に導く。不活性化基(–NO₂、–COOH、–CN、–CHO)はメタ位に導く。ハロゲンは不活性化するがオルト・パラ配向性である。
- ベンジル位に水素をもつ側鎖は、長さにかかわらず、熱した KMnO₄ で –COOH に酸化される。
主な式
aromatic: planar, cyclic, conjugated, 4n + 2 π electronsC₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (H₂SO₄)ArCH₃ → ArCOOH (KMnO₄)
例題
トルエン(–CH₃ は活性化基)のニトロ化は、主にオルトとパラのニトロトルエンを与え、ベンゼンより速い。ニトロベンゼン(–NO₂ は不活性化基)のニトロ化は遅く、主に 1,3-ジニトロベンゼンを与える。シクロペンタジエニルアニオンはパイ電子 6 個(4n + 2、n = 1)で芳香族だが、シクロブタジエンは 4 個で反芳香族である。
よくある間違い
- ベンゼンがアルケンのように臭素を付加すると考えること。置換が起こり、触媒が必要である。
- メタ配向性の基からオルト・パラ生成物を予想すること、またはその逆。
- パイ系に入っていない非共有電子対を 4n + 2 個の電子に数えること。
練習
このトピックの練習問題で力試しをしましょう:芳香族化合物