Toolyard

芳香族化合物:学習ガイド

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 electrons
  • C₆H₆ + 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

このガイドで使うツール

その他のガイド

スネルの法則、屈折と全反射原子軌道をわかりやすく解説: s・p・d・fゲル電気泳動のしくみと DNA ゲルの読み方月の満ち欠け、潮汐、日食と月食のしくみ二項分布、釣り鐘曲線とゴルトンボード直列回路と並列回路をわかりやすく解説緩衝液のしくみ: ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式と緩衝能体細胞分裂と減数分裂: 各段階、乗換え、不分離温室効果のしくみフーリエ級数をわかりやすく解説: 正弦波から波をつくるベルヌーイの定理の解説: 連続の式、ベンチュリ管、管摩擦電磁誘導のしくみ: ファラデーの法則、レンツの法則、発電機と変圧器クロマトグラフィーのしくみ: Rf 値、カラム、分離度ランベルト・ベールの法則の解説: 吸光度、分光光度計、検量線タンパク質合成のしくみ: 転写、翻訳、変異光合成と限定要因: 光、二酸化炭素、温度捕食者と被食者の周期: ロトカ・ヴォルテラ方程式の解説SIR・SEIR 感染症モデル: R₀、集団免疫、流行曲線の平坦化星の一生とヘルツシュプルング・ラッセル図結晶格子、単位格子と X線回折細胞の構造と細胞小器官:学習ガイド膜と輸送:学習ガイド細胞と輸送:学習ガイド呼吸と光合成:学習ガイド細胞周期と減数分裂:学習ガイド遺伝子発現とタンパク質合成:学習ガイド進化と自然選択:学習ガイド生態学とエネルギーの流れ:学習ガイドヒトの生理学:学習ガイド神経と筋肉:学習ガイド植物生物学:学習ガイド免疫と疫学:学習ガイド酵素とタンパク質:学習ガイドバイオテクノロジーと分子生物学的手法:学習ガイド微生物の増殖と計数:学習ガイド原子構造と光:学習ガイド反応速度:学習ガイド化学平衡:学習ガイド自由エネルギーと自発性:学習ガイド確率と分布:学習ガイド軌道と星の光:学習ガイド地震・プレート・年代測定:学習ガイド命名法:学習ガイド官能基:学習ガイド構造と結合:学習ガイド炭化水素: アルカン・アルケン・アルキン:学習ガイドアルコール・フェノール・エーテル:学習ガイドアルデヒドとケトン:学習ガイドカルボン酸とその誘導体:学習ガイドアミン:学習ガイド立体化学:学習ガイド置換・脱離とカルボカチオン:学習ガイド物理的性質と酸性度:学習ガイドNMR と IR 分光法:学習ガイド実験手法:学習ガイド運動学:学習ガイド電磁誘導:学習ガイド現代物理学:学習ガイド放物運動:学習ガイド仕事・エネルギー・仕事率:学習ガイド運動量と衝突:学習ガイド円運動と万有引力:学習ガイド振動:学習ガイド流体:学習ガイド波と音:学習ガイド光学:学習ガイド静電気:学習ガイド磁気:学習ガイド