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有机化学中的芳香性与反芳香性有机化学是研究有机化合物的合成、性质和结构的学科。
其中，芳香性和反芳香性是有机化学中常见的概念。
本文将讨论芳香性与反芳香性的定义、特征以及其在化学反应和有机合成中的应用。
一、芳香性的定义和特征芳香性最早是由德国化学家奥古斯特·考库勒于1825年提出的。
它是指一类分子具有稳定的环状结构，并且在化学反应中表现出与它们的结构有关的稳定性、活性和特殊性质。
具有芳香性的分子通常由苯环（C6H6）或类似结构组成，其中每个碳原子都与一个氢原子相连，并且有共轭的π电子体系。
这种π电子体系的存在使得芳香性分子具有以下特征：1. 稳定性：芳香性分子相对稳定，不容易发生化学反应，尤其是加成反应。
2. 共轭系统：具有芳香性的分子的π电子呈现共轭结构，形成共轭系统。
这种共轭能够提高分子的稳定性。
3. 共平面性：芳香性分子中的原子排列通常呈平面结构，由于π电子的共轭作用，这种平面结构也增强了分子的稳定性。
4. 可遵守6π电子规则：具有芳香性的分子必须满足Hückel的4n+2（n为整数）规则，即共轭体系中π电子的数目必须为6的倍数加2。
二、反芳香性的定义和特征反芳香性是与芳香性相对应的概念。
反芳香性分子也有稳定的环状结构，但其具有与芳香性相反的特征。
反芳香性分子通常由四个或更多的π电子构成的环状结构组成。
与芳香性相比，反芳香性分子有以下特征：1. 不稳定性：反芳香性分子相对不稳定，容易参与化学反应，并且往往表现出高反应活性。
2. 不遵守6π电子规则：与芳香性分子不同，反芳香性分子不遵守Hückel的4n+2规则，其π电子的数量不是6的倍数加2，而是4n（n为整数）。
3. 反共轭系统：反芳香性分子的π电子体系呈现反共轭结构，不同于芳香性分子中的共轭结构。
4. 异常活性：由于反芳香性分子的不稳定性，容易发生环扩张、开环反应等化学反应。
三、芳香性与反芳香性的应用芳香性和反芳香性不仅仅是有机化学的基础概念，还在各种化学反应和有机合成中发挥着重要作用。
杂环化合物; 组成碳环化合物的一个或多个环碳原子，被O、S、N、Se、P、As……等非碳原子置换而形成的化合物，称为杂环化合物；这些非碳原子则称为杂原子。
但通常将周期表中的零族和第一族元素的原子以及其他金属元素的原子除外。
前者是由于尚未发现由它们组成的、稳定的杂环化合物；后者虽能参与成环，但性质特殊，通常列入金属有机化合物类。
常见的杂环化合物由五元、六元环组成，但也有三元、四元环及七元、八元环的，甚至还有十元以上的大环。
环内的杂原子可由一个至多个相同或不相同的杂原子组成。
成环的形式有单杂环及稠杂环；稠杂环可以是碳环与杂环并合，也可以是杂环与杂环并合。
因而杂环化合物的种类繁多、数目庞大。
在环状有机化合物中，成环原子除碳外，还含有氧、硫、氮等其他原子的环状有机化合物称为杂环化合物。
有脂杂环和芳杂环，通常说的杂环主要是指芳杂环。
芳杂环可以按照杂原子的种类、数目和结合方式，分成若干系。
杂环化合物上述杂环化合物都符合休克尔规则，故都有芳香性。
π电子数计算技巧：双键C 阳离子阴离子单键杂原子双键杂原子1 02 2 1具有芳香性化合物的特点是：(1)必须是环状的共轭体系；(2) 具有平面结构——共平面或接近共平面(平面扭转＜0.01nm)；(3) 环上的每个原子均采用SP2杂化(在某些情况下也可是SP杂化)；(4) 环上的π电子能发生电子离域，且符合4n + 2 的Hückel规则。
具有芳香性化合物在性质上的标志是：(1) 与苯类似，容易发生亲电取代反应，而不易发生加成；(2) 氢化热和燃烧热比相应的非环体系低，而显示出特殊的稳定性；(3) 在NMR谱中与苯及其衍生物的质子有类似的化学位移。
根据休克尔规则，环丁二烯应没有芳香性。
环丁二烯右4个π电子，不符合4n+2规则，它有一组简并的非键轨道和一个成键轨道，基态下其中两个π电子占据能量最低的成键轨道，但两个简并的非键轨道只有两个π电子数，就是说它是半充满的，按照洪特规则，它是非常不稳定的。
芳香性判断13144233周楠乳品2班摘要 :探讨了几类环状化合物“芳香性”的判断方法 ,阐述了解决这类问题的基本思路.关键词:环状化合物 ;芳香性 ;判断方法。
正文：关于“芳香性”的早期定义是考虑动力学稳定性 ,即化合物的取代反应比加成反应更容易发生. 后来定义则依靠化学的稳定性 ,以共振能的大小来量度. 最近的定义提供用光谱及核磁的标准 ,磁有向性在平面π电子体系中能受感应 ,并可用质子磁共振 (Pmr)光谱中位移到较低的场来检定或借反磁性的灵敏度上升的测定 ,π电子流也产生电子光谱 ,和简单的共轭烯类所显示的光谱有重大的不同.关于“芳香性”的另一种物理标准 ,为整个芳香体系具有相同键长和共平面的特性 ,这种分析需要 X光结晶学、微波光谱或电子衍射技术。
一．关于芳香性概念芳香性是化学中使用频率最高且最重要的概念之一。
“芳香性”研究真正始于1825年，因为当年Michael Faraday 成功分离出具有特殊芳香气味的苯。
此后人们把具有类似气味的化合物统称为芳香化合物。
最初芳香性内涵特指像苯及其衍生物之类的有机分子的化学反应性质的总称，认为芳香分子，如苯、萘、蒽，是平面环状的、共轭的、含有4n+2个π电子，并且具有容易进行亲电取代反应，但不易发生加成、氧化等特殊的化学性质。
然而环丁二烯和环辛四烯化学性质活泼，分别具有4、8个π电子，则具有反芳香性。
容易看出，早期芳香性定义实际上是一个特别强调化学反应性能的“化学定义”。
随着研究的深入，当前芳香化合物已经先后扩展到杂原子分子、有机金属、全金属化合物。
在范畴上，已经成功地实现了从有机物到无机物、由非金属化合物到全金属化合物的过渡；在几何结构上，也从最初的二维平面分子延展到准平面分子，甚至三维封闭式笼状分子；类型上，由早期单纯的π型芳香性扩展到σ芳香性甚至δ芳香性。
二．常见芳香性判据及讨论芳香性的判据和定义是密切相关的。
所谓判据就是判断是否具有芳香性的依据或标准。
第六章芳香性第一节芳香性的一般讨论芳香化合物的特点1.较高的C/H比苯C6H6,萘C10H8,蒽C14H102.共平面、键长均等化3.分子共平面组成芳香环的原子都在一个平面或接近一个平面里。
4.芳香性分子稳定程度—共轭能(离域能)大小例如苯的共轭能为150.7kJ/mol ，可以借助氢化热或燃烧热来求得。
比较1mol苯和3mol环已烯的氢化热，计算得苯的共轭能约为（3×119.7-208.5）= 150.7kJ/mol 。
对离域能定量计算REPE（每一个电子的离域能）=离域能／NREPE ﹥0 化合物有芳香性REPE =0 化合物非芳香性REPE ﹤0 化合物反芳香性REPE计算:1)求出离域能离域能＝Ｅ非定域—Ｅ定域2)REPE计算REPE =离域能／nREPE（每一个电子的离域能）的正值越大，则相应的化合物的芳香性越强。
用REPE与这些化合物的性质进行联系、比较后得出结论：REPE可以作为判断环状多烯是否具有芳香性的指标。
5.化学性质特征芳香化合物与一般高度不饱和的脂肪族化合物不同，不易发生加成反应，较难发生氧化反应，易于发生取代反应，尤其是芳烃易发生亲电取代反应。
6.π电子数目：4n+2在环状多烯体系中，当π电子数为4n+2时，为芳香性分子；当π电子数为4n时，体系若比相应的多烯模型化合物稳定性降低，则具有反芳香性；体系若与相应的多烯模型化合物稳定性相近，则为非芳香性。
如：苯是典型的芳香性，环辛四烯为非芳香性体系，环丁二烯则为反芳香性，其化学性质很活泼，甚至比环丁烷还活泼。
芳香性是不是是是是是4n+2规则只能作为环状多烯的体系是否具有芳香性的定性依据，要描述芳香性分子稳定到什么程度，即芳香性强度，必须按HMO法对离域能进行定量的计算。
7.波谱特征芳香性化合物大多都具有特征的光谱。
NMR：芳环呈现反磁环流，环平面上下有屏蔽效应，环内有去屏蔽效应。
第二节带电荷环的芳香性环上带有电荷而具有芳香性的物质很多，它们是一类重要的非苯芳烃。
芳 烃一、芳香性的概念一般所谓的芳香性化合物大多具有下列几个特点。
⑴较高的碳/氢比例 许多芳香族化合物都有较高的碳/氢之比。
比如苯和萘。
相对而言， 在脂肪族化合物中，除少数几个化合物和炔烃外，绝大部分的碳/氢比例都较低。
⑵键长的平均化 芳香性分子具有比正常的碳碳双键的键长稍长的双键和比正常的碳 碳单键的键长稍短的单键。
无芳香性的多烯分子中单键和双键的键长特征很明显，芳香性分 子的碳碳键长位于单双键之间，苯环中6 个碳碳键长相等，环中并无单键双键之分。
⑶分子的共平面性 具有芳香性的分子的一个显著特征是环上原子的平面性或几乎平 面性的排列。
有平面结构的化合物并不都是有芳香性的，但芳香性总是伴随着一定程度的平 面性。
⑷共轭性 苯环上的6 个π电子在所有的碳原子上离域而相互交盖并得到稳定， 其稳定 化的程度可用离域能或共轭能表示。
只要分子是有芳香性的，它必定由于电荷离域而具有正 的共轭能，反之，反芳香性分子和非芳香性分子则由于电荷离域而分别具有负共轭能和零共 轭能。
⑸特征光谱 芳香体系的振动光谱和电子光谱与脂肪体系及简单的共轭体系有明显的 差异。
如苯环的紫外光谱上有184nm,202nm（K 带）和 254nm（B 带）三个特征峰；红外光 谱上分别在 30003100， 1600， 1570， 1500， 10001100cm 1 等区域及指纹区有特征峰。
1 HNMR 谱则是芳香性分子表现出特殊现象的最明显标志。
⑹化学性质 早期所谓芳香性即是指苯的化学反应性的总称，认为具有芳香性特征的 分子都是具有特殊稳定性的环结构不易被破坏的环状化合物。
如，甲苯易氧化为苯甲酸但环 结构得到保留。
芳香族化合物中都含有不饱和键，但它们似乎具有饱和性，很难发生加成反 应，一般仅发生取代反应，这和一般的不饱和化合物明显不同。
由于芳香性化合物所显示的性质范围如此广泛， 以至于很难用一个简单的定义把上述各 性质归纳起来。
芳香性芳香性: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.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.一,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:一个单环化合物只要具有平面离域体系,它的π 电子数为4n+2(n=0,1,2,3,…整数),就有芳香性(当n>7 时,有例外).其中n相当于简并的成键轨道和非键轨道的组数(如图).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.二,轮烯环多烯烃(通式C n H n)又称作轮烯(也有人把n≥10 的环多烯烃称为轮烯).环丁烯,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三,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 电子数分别位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.四,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.休克尔规则;性质：平面环状共轭多烯烃分子中，π电子数目符合4n+2通式(n=0,1,2,3…)时，体系可望是芳香性的。
