อ่าน 5 นาที
กระแสวงแหวนอะโรมาติก
กระแสวงแหวนอะโรมาติก เป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ใน โมเลกุล อะโรมาติก เช่น เบนซีน และ แนฟทาลีน หาก สนามแม่เหล็ก มีทิศทางตั้ง ฉาก กับระนาบของระบบอะโรมาติก...
กระแสวงแหวนอะโรมาติก

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 ]

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
| เคมี | พีพีเอ็ม |
|---|---|
| ไพร์โรล | −15.1 |
| ไทโอฟีน | −13.6 |
| ฟูรัน | −12.3 |
| แนฟทาลีน | −9.9 |
| เบนซีน | −9.7 |
| โทรพิเลียม | −7.6 |
| ไซโคลเพนตาไดอีน | −3.2 |
| ไซโคลเฮกเซน | −2.2 |
| เพนทาลีน | 18.1 |
| เฮปทาลีน | 22.7 |
| ไซโคลบิวทาไดอีน | 27.6 |
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)
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...