芳香性

芳香性是指在化學性質上表現為易進行親電取代反應，不易進行加成反應和氧化反應，這種物理，化學性質稱為芳香性。芳香性的特徵是環狀閉合共軛體系，π電子高度離域，具有離域能，體系能量低，較穩定。

苯是芳香族化合物的代表。它的環狀共軛體系導致它有較大的穩定性。芳香性(aromaticity)的涵義也就是由於環狀共軛體系而具有的特殊穩定性。

物質性質是否有芳香性可以根據休克爾規則來進行判定。

基本介紹

• 中文名：芳香性
• 外文名：Aromaticity
• 屬性：化學名詞
• 提出者：休克爾
• 通式：CnHn

基本內容

芳香性判據

芳香性判據——休克爾規則

是不是具有芳香性的化合物一定要含有苯環？德國化學家休克爾而從分子軌道理論的角度，對環狀化合物的芳香性提出了如下的規則，即休克爾規則：一個單環化合物只要具有平面離域體系，它的π 電子數為4n+2(n=1，2，3，…整數），就有芳香性(當 n>7 時，有例外）。或者說單環、平面、閉合兀體系、具有4n+2個丌電子的化合物具有芳香性。其中n相當於簡併的成鍵軌道和非鍵軌道的組數.苯有六個π電子，符合4n+2規則，六個碳原子在同一平面內，故苯有芳香性。而環丁二烯，環辛四烯的π電子數不符合4n+2規則，故無芳香性。

凡符合休克爾規則，具有芳香性.不含苯環的具有芳香性的烴類化合物稱作非苯芳烴，非苯芳烴包括一些環多烯和芳香離子等。

輪烯

環多烯烴（通式CnHn）又稱作輪烯（也有人把 n≥10 的環多烯烴稱為輪烯）。環丁二烯，苯，環辛四烯和環十八碳九烯分別稱[4]輪烯，[6]輪烯，[8]輪烯和[18]輪烯.它們是否具有芳香性，可按休克爾規則判斷，首先看環上的碳原子是否均處於一個平面內，其次看 π 電子數是否符合4n+2.[18]輪烯環上碳原子基本上在一個平面內，π 電子數為 4n+2(n=4），因此具有芳香性.又如[10]輪烯，π 電子數符合 4n+2(n=2），但由於環內兩個氫原子的空間位阻，使環上碳原子不能在一個平面內，故無芳香性。

非苯芳烴及芳香性判據

芳香離子

某些烴無芳香性，但轉變成離子後，則有可能顯示芳香性。如環戊二烯無芳香性，但形成負離子後，不僅組成環的5個碳原子在同一個平面上，且有6個π電子（n=1），故有芳香性.與此相似，環辛四烯的兩價負離子也具有芳香性.因為形成負離子後，原來的碳環由盆形轉變成了平面正八邊形,且有 10 個π電子（n=2），故有芳香性。

環戊二烯負離子

其它某些離子也具有芳香性，例如，環丙烯正離子（Ⅰ），環丁二烯兩價正離子（Ⅱ）和兩價負離子（Ⅲ），環庚三烯正離子（Ⅳ）。因為它們都具有平面結構，且π電子數分別為2,2,6,6，符合4n+2(n 分別位0,0,1,1）。

具有芳香性的離子也屬於非苯芳烴。

體系

稠環體系

與苯相似，萘、蒽、菲等稠環芳烴，由於它們的成環碳原子都在同一個平面上，且π電子數分別為10和 14，符合Hückel規則，具有芳香性。雖然萘、蒽、菲是稠環芳烴，但構成環的碳原子都處在最外層的環上，可看成是單環共軛多烯，故可用Hückel規則來判斷其芳香性。

與萘、蒽等稠環芳烴相似，對於非苯系的稠環化合物，如果考慮其成環原子的外圍π電子，也可用Hückel規則判斷其芳香性。例如，薁（藍烴）是由一個五元環和一個七元環稠合而成的，其成環原子的外圍π電子有 10 個，相當於[10]輪烯，符合 Hückel 規則（n=2），也具有芳香性.薁的偶極矩為3.335×10-30C·m，其中環庚三烯帶有正電荷，環戊二烯帶有負電荷，可看成是由環庚三烯正離子和環戊二烯負離子稠合而成的，兩個環分別有 6 個電子，所以穩定，是典型的非苯芳烴。

莫比烏斯體系

與Hückel體系共軛分子芳香性不同，若將Hückel體系共軛分子，以一個端點碳原子為原點，把分子鏈上的其它碳原子，在共軛平面中作扭轉，其結果恰好使另一個端點碳原子轉動180°，然後，再將頭尾兩個碳原子相連，使之形成單環共軛多烯烴。在這類單環共軛多烯烴中，頭尾兩個碳原子的p軌道位相相反（或位相轉換數為1）。這種體系叫莫比烏斯體系。在莫比烏斯體系中，若π電子數為4n(n=0,1,2......），則形成穩定的閉殼層電子結構，分子穩定，具有芳香性。

莫比烏斯體系主要用於芳香過渡態理論.