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17.4 : 벤젠의 구조: 케쿨레 모델

1865년 아우구스트 케쿨레는 벤젠의 공식은 C_6H_6이고, 벤젠의 모든 수소는 동일하며, 각 탄소는 4가로 인해 4개의 결합을 가져야 한다는 세 가지 주장을 기반으로 유기 화학의 구조 이론에 따라 벤젠의 구조를 제안했습니다.

그는 벤젠이 6개의 탄소 원자가 각각 하나의 수소 원자에 부착되고 3개의 교번 파이 결합을 갖는 고리 구조를 가지고 있다고 제안했습니다.

Figure1

그의 모델에 따르면 그림 2에 표시된 것처럼 1,2-이치환된 벤젠 유도체에는 두 개의 이성질체가 있어야 하며, 한 구조에서는 두 개의 치환된 탄소가 이중 결합으로 연결되어 있지만 다른 구조에서는 단일 결합으로 연결되어 있습니다.

Figure2

1,2-이치환된 벤젠에 대해 단 하나의 구조만 발견되었기 때문에 케쿨레의 이러한 개념은 잘못된 것으로 입증되었습니다. 이를 설명하기 위해 그는 두 가지 형태의 벤젠이 빠른 평형 상태에 있으며 두 화합물을 분리하는 것이 불가능하다고 말했습니다.

Figure3

그러나 그러한 평형은 존재하지 않으며 1,2-이치환된 벤젠 유도체에 대한 구조는 하나만 발견됩니다.

Figure4

벤젠은 4개의 불포화도를 가지며, 1개의 고리와 3개의 파이 결합을 구성합니다. 그러나 벤젠은 알켄이나 알킨과 같은 다른 불포화 탄화수소와 달리 첨가 반응을 일으키지 않습니다. 예를 들어, 에틸렌은 브롬과 첨가 반응을 거쳐 에틸렌 디브로마이드를 형성하지만 벤젠은 그렇지 않습니다.

Figure5

Figure6

벤젠은 루이스산 브롬화철 존재 하에서 치환 반응을 통해 브롬과 반응하여 브로모벤젠을 형성합니다.

Figure7

케쿨레 모델의 가장 큰 단점은 알켄 및 알킨과 같은 다른 불포화 탄화수소와 비교하여 벤젠의 이러한 비정상적인 반응성을 설명하지 못했다는 것입니다.

Tags

BenzeneKekule ModelCyclic StructureCarbon carbon BondsUnsaturationAddition ReactionSubstitution ReactionReactivity

장에서 17:

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