乙硼烷及其同系物的σ芳香性

陳姝璇,陳秀梅,呂　鑫

(廈門大學 化學化工學院,固體表面物理化學國家重點實驗室,福建省理論與計算化學重點實驗室,福建廈門361005)

乙硼烷及其同系物的σ芳香性

陳姝璇,陳秀梅,呂鑫*

(廈門大學 化學化工學院,固體表面物理化學國家重點實驗室,福建省理論與計算化學重點實驗室,福建廈門361005)

摘要：本文從理論上證明缺電子乙硼烷及其同系物X2H6 (X=B,Al,Ga)中的四元環具有四中心四電子(4c4e)的環狀σ共軛體系,盡管看似與休克爾芳香性規則相悖,但具有σ芳香性;類似地,X2(CH3)6 (X=B,Al,Ga)等缺電子甲基化合物也有σ芳香性,但其σ電子離域程度要比相應的氫化物略低;鹵化物X2Y6(X=B,Al,Ga;Y=F,Cl,Br) 中四元環的四中心八電子(4c8e)的σ骨架看似與具σ反芳香性的環丁烷相似,但其σ骨架電子均定域于各Y—X σ配鍵,屬非芳香性．

關鍵詞：σ芳香性；缺電子化合物；乙硼烷；多中心鍵；電子離域

σ芳香性首次由Dewar于1954年提出并用于解釋看似具有高張力的環丙烷的異常穩定性[1-4],這一概念后來又由Schleyer等進一步完善,用于說明3,5-雙脫氫苯基正離子的面內和雙重芳香性[5-7]以及環丁烷及其他具有四元環的飽和烴中的σ反芳香性[8],后來亦有報道認為一些金屬原子簇[9-11]及三角形金屬羰基簇合物[12]也具有σ芳香性．

乙硼烷(B2H6)及其同系物如Al2(CH3)6是教科書中經典的缺電子化合物,其四元環由2個二配位的一價原子(如H)或基團(如甲基CH3)和2個三價原子X(X=B，Al)組成,一般認為具有2個彎曲的三中心雙電子(3c2e)鍵(圖1)[13-14]．本文我們將從理論上證明這類化合物中心的四元環應看成是四中心四電子(4c4e)的環狀σ共軛體系,具有相當強的σ芳香性．