二茂铁的价键可用分子轨道分析： 每个环戊二烯基有5个分子轨道，其中3个成键分子轨 道，2个反键分子轨道。Fe原子外层有9个原子轨道， 4s(1个)，4p(3个)，3d(5个).两个环戊二烯基中的6个成键 轨道和Fe的1个s, 3个p, 2个d 轨道重叠形成12个新轨道， 其中6个成键，即为两组环与Fe之间的三根键。环戊二 烯基的反键与Fe其它d轨道重叠形成进一步键合。Fe为 零价，有8个价电子，加上两个环戊二烯10个电子，填 在9个轨道，6个强成键，3个弱成键或非键。
HC
CH
CH2
CH2
2、P 轨道与π体系的共轭。
H2C CH CH3
H2C CH CH2
H2C
CH
Cl
H2 C
CH
CH2
反键
非键
当一个P轨道与双键相连， 三个平行P轨道重叠形成三 个新的轨道，烯丙基正离 子、游离基和负离子各有 2、3、4个π电子占据成键和 非键轨道。
成键 3、超共轭 C-H σ 键与π 体系的离域。
O Et2N Et2OC CO2Et NEt2 Et2N Et2OC OEt NEt2
环丁二烯的不稳定并不仅仅由张力引起，因为它的张力不比环丙 烯大，而环丙烯是已知物。 环丁二烯与金属形成稳定的络合物，这时环上电子被金属吸引， NMR表明取代环丁二烯与Fe络合物 C-2和C-4 质子等价。
R Fe(CO)3
Cl
Cl
Ph
Ph
Cl
O
环丁烯二价正离子也已被制备，它们也属于2π电子芳香体系。
R R
R = Me , Ph ,
R
R
2、4π电子体系－反芳香性(比非芳烃更不稳定) 具有封闭环状4π电子体系的化合物不仅没有芳香性，而且稳定性 比非芳香烃更差，因此，具有反芳香性。反芳香性可定义为由于 封闭电子环的存在而失去稳定性的化合物。 长期以来，人们试图制备环丁二烯及其简单衍生物，Pettit和合作 者实现了这个目标。现已知环丁二烯及其简单衍生物是极不稳定 的化合物，它们寿命很短，很易经D-A反应二聚，除非在低温（低 于35K〕存在于基质中，此时分子彼此被迫分开。 环丁二烯的结构被人们用低温基质技术多次研究，人们发现其基 态结构为长方形二烯（不是双游离基〕，分子轨道计算也符合上 述结果。1,2-二氘产物有二种也与此结构相符。
