[科普中国]-芳香性

芳香性是指在化学性质上表现为易进行亲电取代反应，不易进行加成反应和氧化反应，这种物理，化学性质称为芳香性。1芳香性的特征是环状闭合共轭体系，π电子高度离域，具有离域能，体系能量低，较稳定。

苯是芳香族化合物的代表。它的环状共轭体系导致它有较大的稳定性。芳香性(aromaticity)的涵义也就是由于环状共轭体系而具有的特殊稳定性。2

物质性质是否有芳香性可以根据休克尔规则来进行判定。

基本内容芳香性判据芳香性判据——休克尔规则

是不是具有芳香性的化合物一定要含有苯环？德国化学家休克尔而从分子轨道理论的角度，对环状化合物的芳香性提出了如下的规则，即休克尔规则3：一个单环化合物只要具有平面离域体系，它的π 电子4数为4n+2(n=1，2，3，…整数），就有芳香性(当 n>7 时，有例外）。或者说单环、平面、闭合兀体系、具有4n+2个丌电子的化合物具有芳香性5。其中n相当于简并的成键轨道和非键轨道的组数.苯有六个π电子，符合4n+2规则，六个碳原子在同一平面内，故苯有芳香性。而环丁二烯，环辛四烯的π电子数不符合4n+2规则，故无芳香性。

凡符合休克尔规则，具有芳香性.不含苯环的具有芳香性的烃类化合物称作非苯芳烃，非苯芳烃包括一些环多烯和芳香离子等。

轮烯环多烯烃6（通式CnHn）又称作轮烯（也有人把 n≥10 的环多烯烃称为轮烯）。环丁二烯，苯，环辛四烯和环十八碳九烯分别称[4]轮烯，[6]轮烯，[8]轮烯和[18]轮烯.它们是否具有芳香性，可按休克尔规则判断，首先看环上的碳原子是否均处于一个平面内，其次看 π 电子数是否符合4n+2.[18]轮烯环上碳原子基本上在一个平面内，π 电子数为 4n+2(n=4），因此具有芳香性.又如[10]轮烯，π 电子数符合 4n+2(n=2），但由于环内两个氢原子的空间位阻，使环上碳原子不能在一个平面内，故无芳香性。

非苯芳烃及芳香性判据

芳香离子某些烃无芳香性，但转变成离子后，则有可能显示芳香性。如环戊二烯无芳香性，但形成负离子后，不仅组成环的5个碳原子在同一个平面上，且有6个π电子（n=1），故有芳香性.与此相似，环辛四烯的两价负离子也具有芳香性.因为形成负离子后，原来的碳环由盆形转变成了平面正八边形,且有 10 个π电子（n=2），故有芳香性。

环戊二烯负离子

其它某些离子也具有芳香性，例如，环丙烯正离子（Ⅰ），环丁二烯两价正离子（Ⅱ）和两价负离子（Ⅲ），环庚三烯正离子（Ⅳ）。因为它们都具有平面结构，且π电子数分别为2,2,6,6，符合4n+2(n 分别位0,0,1,1）。

具有芳香性的离子也属于非苯芳烃。

体系稠环体系与苯相似，萘、蒽、菲等稠环芳烃，由于它们的成环碳原子都在同一个平面上，且π电子数分别为10和 14，符合Hückel规则，具有芳香性。虽然萘、蒽、菲是稠环芳烃，但构成环的碳原子都处在最外层的环上，可看成是单环共轭多烯，故可用Hückel规则来判断其芳香性。

与萘、蒽等稠环芳烃相似，对于非苯系的稠环化合物，如果考虑其成环原子的外围π电子，也可用Hückel规则判断其芳香性。例如，薁（蓝烃）是由一个五元环和一个七元环稠合而成的，其成环原子的外围π电子有 10 个，相当于[10]轮烯，符合 Hückel 规则（n=2），也具有芳香性.薁的偶极矩为3.335×10-30C·m，其中环庚三烯带有正电荷，环戊二烯带有负电荷，可看成是由环庚三烯正离子和环戊二烯负离子稠合而成的，两个环分别有 6 个电子，所以稳定，是典型的非苯芳烃。

莫比乌斯体系与Hückel体系共轭分子芳香性不同，若将Hückel体系共轭分子，以一个端点碳原子为原点，把分子链上的其它碳原子，在共轭平面中作扭转，其结果恰好使另一个端点碳原子转动180°，然后，再将头尾两个碳原子相连，使之形成单环共轭多烯烃。在这类单环共轭多烯烃中，头尾两个碳原子的p轨道位相相反（或位相转换数为1）。这种体系叫莫比乌斯体系。在莫比乌斯体系中，若π电子数为4n(n=0,1,2......），则形成稳定的闭壳层电子结构，分子稳定，具有芳香性。

莫比乌斯体系主要用于芳香过渡态理论.

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学