Quy tắc Huckel

Quy tắc Huckel.Benzen, hợp chất thơm được biết đến nhiều nhất với 6 (4n + 2, n = 1) electron phi cục bộ hóa.Trong hóa hữu cơ, quy tắc Hückel là sự ước lượng xem một phân tử mạch vòng phân bố trong một mặt phẳng có các tính chất của hợp chất thơm hay không. Cơ sở cơ học lượng tử cho việc hình thành công thức này lần đầu tiên được nhà hóa học vật lý người Đức là Erich Hückel đưa ra năm 1931. Lần đầu tiên nó được biểu diễn chính xác như là quy tắc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quy tắc Huckel Quy tắc HuckelBenzen, hợp chất thơm được biết đến nhiều nhất với 6 (4n + 2, n = 1)electron phi cục bộ hóa.Trong hóa hữu cơ, quy tắc Hückel là sự ước lượng xem một phân tử mạchvòng phân bố trong một mặt phẳng có các tính chất của hợp chất thơm haykhông. Cơ sở cơ học lượng tử cho việc hình thành công thức này lần đầu tiênđược nhà hóa học vật lý người Đức là Erich Hückel đưa ra năm 1931. Lầnđầu tiên nó được biểu diễn chính xác như là quy tắc 4n+2 do von Doeringđưa ra năm 1951. Phân tử của hợp chất vòng tuân thủ quy tắc Hückel khi sốlượng π electron của nó bằng 4n + 2 trong đó n là các số nguyên không âm(mặc dù trên thực tế các ví dụ chỉ được thiết lập cho các giá trị của n từ n = 0tới n = 6). Quy tắc Hückel dựa trên các tính toán sử dụng phương phápHückel, mặc dù nó cũng có thể được chứng minh bằng cách tính toán đến hệthống hạt trong vòng.Các hợp chất thơm có độ ổn định cao hơn so với dự đoán lý thuyết bằng cácdữ liệu hiđrô hóa anken; độ ổn địnhdư thừa này là do các đám mây phi cụcbộ chứa các electron, được gọi là năng lượng cộng hưởng. Các tiêu chí chocác hợp chất thơm đơn giản là: 1. Tuân thủ quy tắc Hückel, với 4n+2 electron trong đám mây phi cục bộ. 2. Có thể nằm trong mặt phẳng và là hợp chất vòng. 3. Mọi nguyên tử trong vòng đều có thể tham gia vào việc phi cục bộ các electron nhờ có quỹ đạo p hay có các cặp electron không chia sẻ.Cải tiếnQuy tắc Hückel không thích hợp cho nhiều hợp chất chứa trên 3 nhân thơmhợp nhất trong kiểu vòng. Ví dụ, pyren chứa 16 electron kết đôi (8 liên kết),coronen chứa 24 electron kết đôi (12 liên kết). Cả hai phân tử đa vòng nàyđều là hợp chất thơm nhưng chúng không tuân theo quy tắc 4n+2.Phương pháp Pariser-Parr-Pople là phương pháp chính xác hơn trong việcước lượng xem một hợp chất có cấu trúc phân tử mạch vòng có phải là hợpchất thơm hay không.Quy tắc không gian ba chiềuNăm 2000, các nhà hóa học tại Đức đưa ra công thức cho quy tắc để xác địnhxem fulleren có là thơm hay không. Cụ thể, họ phát hiện thấy rằng nếu có 2(n+ 1)2 π electron thì fulleren sẽ có thể thể hiện các tính chất thơm. Điều nàyrút ra từ thực tế là fulleren thơm phải có tính đối xứng icosahedron (haynhững kiểu thích hợp khác) đầy đủ, sao cho các quỹ đạo phân tử đều đượcđiền đầy. Điều này chỉ có thể xảy ra nếu có chính xác 2(n + 1)2 electron,trong đó n là số nguyên không âm. Cụ thể, chẳng hạn buckminsterfullerenvới 60 π electron, sẽ không có tính chất thơm, do 60/2=30 không là một sốchính phương.