กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

กระแสวงแหวนอะโรมาติก

กระแสวงแหวนอะโรมาติก เป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ใน โมเลกุล อะโรมาติก เช่น เบนซีน และ แนฟทาลีน หาก สนามแม่เหล็ก มีทิศทางตั้ง ฉาก กับระนาบของระบบอะโรมาติก...

กระแสวงแหวนอะโรมาติก

แผนภาพแสดงกระแสวงแหวนอะโรมาติกB0 คือสนามแม่เหล็กที่ใช้ โดยลูกศรสีแดงแสดงทิศทาง ของสนามแม่เหล็ก วงแหวนสีส้มแสดงทิศทางของกระแสวงแหวน และวงแหวนสีม่วงแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ

กระแสวงแหวนอะโรมาติกเป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ในโมเลกุลอะโรมาติก เช่นเบนซีนและแนฟทาลีนหากสนามแม่เหล็กมีทิศทางตั้งฉากกับระนาบของระบบอะโรมาติก กระแสวงแหวนจะถูกเหนี่ยวนำในอิเล็กตรอนπ ที่กระจายตัว ของวงแหวนอะโรมาติก[ 1 ]นี่เป็นผลโดยตรงจากกฎของแอมแปร์เนื่องจากอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องสามารถหมุนเวียนได้อย่างอิสระ แทนที่จะถูกจำกัดอยู่ในพันธะเหมือนในโมเลกุลที่ไม่ใช่อะโรมาติกส่วนใหญ่ พวกมันจึงตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กได้รุนแรงกว่ามาก

กระแสวงแหวนสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองขึ้นมา ภายนอกวงแหวน สนามแม่เหล็กนี้จะมีทิศทางเดียวกับสนามแม่เหล็กที่มาจากภายนอก ในขณะที่ภายในวงแหวน สนามแม่เหล็กจะหักล้างกับสนามแม่เหล็กที่มาจากภายนอก ส่งผลให้สนามแม่เหล็กสุทธิภายนอกวงแหวนมีค่ามากกว่าสนามแม่เหล็กที่มาจากภายนอกเพียงอย่างเดียว และมีค่าน้อยกว่าภายในวงแหวน

ความเกี่ยวข้องกับสเปกโทรสโกปี NMR

กระแสวงแหวนอะโรมาติกมีความเกี่ยวข้องกับ สเปกโทรสโก ปีNMRเนื่องจากมีอิทธิพลอย่างมากต่อค่าการเลื่อนทางเคมีของนิวเคลียส1H ("โปรตอน") ในโมเลกุลอะโรมาติก[ 2 ]ผลกระทบนี้ช่วยแยกแยะสภาพแวดล้อมนิวเคลียร์เหล่านี้และจึงมีประโยชน์อย่างมากในการกำหนดโครงสร้างโมเลกุล ในเบนซีน โปรตอนในวงแหวนจะเกิดการลดการกำบังเนื่องจากสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำมีทิศทางเดียวกันภายนอกวงแหวนกับสนามภายนอก และค่าการเลื่อนทางเคมี ของพวกมัน คือ 7.3 ส่วนต่อล้าน (ppm) เมื่อเทียบกับ 5.6 สำหรับ โปรตอน ไวนิลในไซโคลเฮกซีนในทางตรงกันข้าม โปรตอนใดๆ ภายในวงแหวนอะโรมาติกจะเกิดการกำบังเนื่องจากสนามทั้งสองมีทิศทางตรงกันข้าม ผลกระทบนี้สามารถสังเกตได้ในไซโคลออกตาเดคาโนนาอีน ([18]แอนนูลีน) ที่มีโปรตอนภายใน 6 ตัวที่ −3 ppm

สถานการณ์จะกลับกันในสารประกอบแอนติอะโรมาติก ใน ไดแอนไอออนของ [18]แอนนูลีน โปรตอนภายในจะถูกลดการกำบังอย่างมากที่ 20.8 ppm และ 29.5 ppm ในขณะที่โปรตอนภายนอกจะถูกกำบังอย่างมีนัยสำคัญ (เมื่อเทียบกับค่าอ้างอิง) ที่ −1.1 ppm ดังนั้นกระแสวงแหวนไดอะแมกเนติกหรือกระแสวงแหวนไดอะโทรปิกจึงเกี่ยวข้องกับความเป็นอะโรมาติก ในขณะที่ กระแส วงแหวนพาราโทรปิกบ่งชี้ถึงความเป็นแอนติอะโรมาติก

สังเกตเห็นผลที่คล้ายกันในฟูลเลอรีน สามมิติ ในกรณีนี้เรียกว่ากระแสทรงกลม[ 3 ]

เวกเตอร์ความหนาแน่นกระแสความน่าจะเป็นที่เหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็กในเบนซีน (C 6 H 6 ) คำนวณอย่างชัดเจนโดยใช้วิธีทางเคมีควอนตัมB 0ถูกกำหนดให้ตั้งฉากกับระนาบโมเลกุล ในภาพย่อยด้านซ้ายแสดงเฉพาะเวกเตอร์ในระนาบโมเลกุล ในภาพย่อยด้านขวาแสดงเฉพาะเวกเตอร์ที่อยู่เหนือระนาบโมเลกุล 1 au (~52 pm) เท่านั้น แสดงเฉพาะเวกเตอร์ที่มีขนาดระหว่าง 0.01 ถึง 0.1 nA/T เท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับภาพแผนผังซึ่งให้เฉพาะส่วนประกอบไดอะโทรปิกตามกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้าแบบคลาสสิกภาพทางกลศาสตร์ควอนตัมแบบเต็มรูปแบบยังให้ส่วนประกอบพาราโทรปิกด้วย ดังเป็นกระแสน้ำวนทวนเข็มนาฬิกาในแผนภาพนี้ กระแสน้ำวนเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในระนาบโมเลกุลภายในวงแหวน C 6 ในเบนซีน

ความหอมสัมพัทธ์

มีความพยายามมากมายในการวัดปริมาณความเป็นอะโรมาติกโดยสัมพันธ์กับกระแสวงแหวนที่สังเกตได้[ 4 ]วิธีหนึ่งเรียกว่าการเพิ่มความไวต่อไดอะแมกเนติกΛซึ่งกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่างความไวต่อแม่เหล็ก ที่วัดได้ ของสารประกอบกับค่าที่คำนวณได้จากตารางการบวกกลุ่ม ค่าลบมาก ๆ แสดงว่าสารประกอบนั้นเป็นอะโรมาติก เช่นเบนซีน (Λ = −13.4) ค่าที่ใกล้เคียงกับศูนย์แสดงว่าสารประกอบนั้นไม่ใช่อะโรมาติก เช่นโบราซีน (Λ = −1.7) และไซโคลเฮกเซน (Λ = 1.1) ค่าบวกมาก ๆ แสดงว่าสารประกอบนั้นเป็นแอนติอะโรมาติก เช่นไซโคลบิวทาไดอีน (Λ = +18)

ปริมาณที่วัดได้อีกอย่างหนึ่งคือค่าการเลื่อนทางเคมีของ ไอออน ลิเธียม Li +ในสารประกอบเชิงซ้อนของลิเธียมกับโครงสร้างอะโรมาติก เนื่องจากลิเธียมมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะเป็นสารประกอบเชิงซ้อนแบบ π-coordinationกับด้านของวงแหวนอะโรมาติก ดังนั้นอะตอมลิเธียมในไซโคลเพนตาได อีนิล ลิเธียม (CpLi) จึงมีค่าการเลื่อนทางเคมีเท่ากับ −8.6 ppm (อะโรมาติก) และสารประกอบเชิงซ้อน Cp2Li− ของมันมีค่าการเลื่อนเท่ากับ −13.1

ทั้งสองวิธีมีข้อเสียตรงที่ค่าที่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของแหวน

ค่า NICS ที่เลือก[ 5 ]
เคมีพีพีเอ็ม
ไพร์โรล−15.1
ไทโอฟีน−13.6
ฟูรัน−12.3
แนฟทาลีน−9.9
เบนซีน−9.7
โทรพิเลียม−7.6
ไซโคลเพนตาไดอีน−3.2
ไซโคลเฮกเซน−2.2
เพนทาลีน18.1
เฮปทาลีน22.7
ไซโคลบิวทาไดอีน27.6

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ไม่ขึ้นกับนิวเคลียส

ค่าการเลื่อนทางเคมีที่ไม่ขึ้นกับนิวเคลียส ( NICS ) เป็นวิธีการคำนวณที่คำนวณค่าการกำบังแม่เหล็ก สัมบูรณ์ ที่จุดศูนย์กลางของวงแหวน ค่าที่ได้จะรายงานด้วยเครื่องหมายกลับด้านเพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดการเลื่อนทางเคมีของสเปกโทรสโกปี NMR [ 5 ]ในวิธีนี้ ค่า NICS ที่เป็นลบแสดงถึงความเป็นอะโรมาติก และค่าที่เป็นบวกแสดงถึงความเป็นแอนติอะโรมาติก[ 6 ] [ 7 ] มีวิธีการคำนวณค่า NICS หลายวิธี อย่างไรก็ตาม วิธีที่แข็งแกร่งที่สุดในการคำนวณค่า NICS คือการสแกนโมเลกุลในการสแกน NICSzz ในกระบวนการนี้ ค่า NICS จะถูกคำนวณเหนือวงแหวน ซึ่งทำให้สามารถประเมินความเป็นอะโรมาติกของแต่ละวงแหวนได้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับสารประกอบโพลีไซคลิก[ 8 ]

แบบจำลองออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกของความเป็นอะโรมาติก

อีกวิธีหนึ่งที่เรียกว่าแบบจำลองออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกของความเป็นอะโรมาติก ( HOMA ) [ 9 ]ถูกกำหนดให้เป็นผลรวมปกติของ ค่า เบี่ยงเบนกำลังสองของความยาวพันธะจากค่าที่เหมาะสม ซึ่งถือว่าเกิดขึ้นได้สำหรับระบบอะโรมาติกอย่างสมบูรณ์[ 10 ]สารประกอบอะโรมาติกมีค่า HOMA เท่ากับ 1 ในขณะที่สารประกอบที่ไม่ใช่อะโรมาติกมีค่าเท่ากับ 0 สำหรับระบบคาร์บอนทั้งหมด ค่า HOMA ถูกกำหนดดังนี้

โดยที่V = 257.7 Å −2คือค่าการทำให้เป็นมาตรฐาน, nคือจำนวนพันธะคาร์บอน–คาร์บอน และdคือความยาวพันธะ ( d opt  = 1.388 Å คือค่าที่เหมาะสมที่สุด และd iคือค่าที่สังเกตหรือคำนวณได้)

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Aromatic_ring_current&oldid=1351703624 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กระแสวงแหวนอะโรมาติก

กระแสวงแหวนอะโรมาติก เป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ใน โมเลกุล อะโรมาติก เช่น เบนซีน และ แนฟทาลีน หาก สนามแม่เหล็ก มีทิศทางตั้ง ฉาก กับระนาบของระบบอะโรมาติก...

ความเกี่ยวข้องกับสเปกโทรสโกปี NMR

กระแสวงแหวนอะโรมาติกมีความเกี่ยวข้องกับ สเปกโทรสโก ปี NMR เนื่องจากมีอิทธิพลอย่างมากต่อค่า การเลื่อนทางเคมี ของ นิวเคลียส 1H ("โปรตอน") ในโมเลกุลอะโรมาติก [ 2 ]...

ความหอมสัมพัทธ์

มีความพยายามมากมายในการวัด ปริมาณความเป็นอะโรมาติก โดยสัมพันธ์กับกระแสวงแหวนที่สังเกตได้ [ 4 ] วิธีหนึ่งเรียกว่า การเพิ่มความไวต่อไดอะแมกเนติก Λ ซึ่งกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่าง ความไวต่อแม่เหล็ก ที่วัดได้ ของสารประกอบกับค่าที่คำนวณได้จากตารางการบวกกลุ่ม...

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ไม่ขึ้นกับนิวเคลียส

ค่า การเลื่อนทางเคมีที่ไม่ขึ้นกับนิวเคลียส ( NICS ) เป็น วิธีการคำนวณ ที่คำนวณค่า การกำบังแม่เหล็ก สัมบูรณ์ ที่จุดศูนย์กลางของวงแหวน ค่าที่ได้จะรายงานด้วยเครื่องหมายกลับด้านเพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดการเลื่อนทางเคมีของสเปกโทรสโกปี NMR [ 5 ] ในวิธีนี้ ค่า...