反芳香性

反芳香性是指一类环状体系所具有的共同特性,当其中的电子离域时(π电子或孤电子对)体系的稳定性变低,通常反芳香性分子含有4n个π电子。与满足休克尔规则(4n+2个π电子)、拥有较高稳定性和键长平均化的芳香性化合物不同,反芳香性化合物高度不稳定,并表现出键长交替变化的趋势,反芳香性分子可能会自发地改变形状,比如扭转为非平面分子。通过1H NMR光谱可以观察到,反芳香性化合物中具有顺磁环电流,而芳香性化合物中则具有抗磁环电流,有研究者认为NICS磁判据是一种简单而可靠的芳香性判断依据。

反芳香烃的代表分子有戊搭烯(A)、联苯烯(B)、环戊二烯阳离子(C)。环丁二烯通常被认为是一类反芳香性分子,但也有研究者提出质疑,认为环丁二烯的不稳定性并不是因为反芳香性。

定义
反芳香性一词是由在1967年提出的,他将“环状体系中电子离域时失稳的情况”定义为反芳香性。IUPAC金皮书对反芳香性的判断标准如下:

分子必须是环状的

分子必须是平面的(或是近平面)

分子环内必须有完整的共轭π电子体系

分子必须含有4n个π电子(n≠0)

从该标准可以看出,与芳香性的判断标准相比只有共轭系统中π电子数的要求不同,而非芳香性的判断标准则不同,可以是非环状、非平面或没有完整共轭π电子系统的分子。

尽管一个平面、环状的共轭体系是芳香性的基本判据,但现实中仅凭借分子结构是无法判断其是否完全共轭,也不能因此判断其是否具有芳香性或反芳香性,通常会通过几何判据、化学判据、能量判据和磁判据等多方面信息来帮助判断。

反芳香性化合物在动力学与热力学上是不稳定的,通过计算共轭体系的π电子总能量可以帮助识别反芳香性化合物,但能量差距随着电子数n的增多会逐渐趋同,因而只能作为参考判据。

参见

  • 芳香性
  • 同芳香性
  • 芳香烴
  • 多环芳香烃
  • 芳香環
  • 休克尔规则
  • 非芳香性

参考文献

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