杜瓦苯与苯的共振结构
2021-07-14杨占会沈旭凡
大学化学 2021年6期
杨占会,沈旭凡
北京化工大学化学学院,有机化学系,北京 100029
苯的共振结构是有机化学教学的基础内容,在解释苯的化学性质方面有着重要作用。国内不同版本教材在介绍这方面内容时,并没有统一的说法,而是处于“三家争鸣”的状态。有的教材[1–11]认为,苯共振于两个单双键交替的正六边形极限结构式(i和ii,图1a);有的教材[12–21]认为,除了结构式i和ii外,还包括三个杜瓦苯结构(iii,iv,v,图1b);另外一些教材[22–30],则给出了6个或更多的共振结构(图1c)。这些教材在有机化学领域都具有重要地位,分别被不同高校使用,产生了广泛的影响。正因为此,它们在苯的共振结构处理上的不统一,给学习和教学带来了一定的困惑。这三种共振式的核心问题是:杜瓦苯是否应该列为苯的共振结构?本文通过对苯的共振结构发展历史做简要介绍,梳理出国际学术界主流的观点。

图1 现行国内教材关于苯的共振结构的三种讨论
苯环的共振结构是百年来分子结构理论发展的结果[32,33]。1931年,Pauling在前人的基础上提出了共振理论[34],并在1933年将其应用到苯环的结构解释上[35]。根据Pauling和Wheland的计算结果,苯环的稳定性来自五个经典结构(两个凯库勒结构式和三个杜瓦苯结构式)的共振(式1b)。在当时的历史背景下,杜瓦苯的结构依然停留在猜想阶段,尚未有确切的关于其真实结构的实验证据。而Paulding等人的计算结果,是基于杜瓦苯是平面结构这一猜想而得出的。作为共振论的首创者、权威量子化学家和诺贝尔化学奖得主,Pauling关于苯共振结构的计算结果在全世界获得了广泛认可,产生了巨大影响。……
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