反芳香性
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反芳香性是指一類環狀體系所具有的共同特性，當其中的電子離域時（π電子或孤電子對）體系的穩定性變低，通常反芳香性分子含有4n個π電子。與滿足休克爾規則（4n+2個π電子）、擁有較高穩定性和鍵長平均化的芳香性化合物不同，反芳香性化合物高度不穩定，並表現出鍵長交替變化的趨勢，反芳香性分子可能會自發地改變形狀，比如扭轉為非平面分子。[1]通過1H NMR光譜可以觀察到，反芳香性化合物中具有順磁環電流，而芳香性化合物中則具有抗磁環電流，有研究者認為NICS磁判據是一種簡單而可靠的芳香性判斷依據[2]。
反芳香烴的代表分子有戊搭烯（A）、聯苯烯（B）、環戊二烯陽離子（C）。環丁二烯通常被認為是一類反芳香性分子，但也有研究者提出質疑，認為環丁二烯的不穩定性並不是因為反芳香性[3]。
定義
反芳香性一詞是由Ronald Breslow在1967年提出的，他將「環狀體系中電子離域時失穩的情況」定義為反芳香性[4]。IUPAC金皮書對反芳香性的判斷標準如下[5]：
- 分子必須是環狀的
- 分子必須是平面的（或是近平面）
- 分子環內必須有完整的共軛π電子體系
- 分子必須含有4n個π電子（n≠0）
從該標準可以看出，與芳香性的判斷標準相比只有共軛系統中π電子數的要求不同，而非芳香性的判斷標準則不同，可以是非環狀、非平面或沒有完整共軛π電子系統的分子。
| 芳香性 | 反芳香性 | 非芳香性 | |
|---|---|---|---|
| 是否為環狀分子 | 是 | 是 | 至少有一項不滿足 |
| 是否有p軌道排列成的完整共軛體系 | 是 | 是 | |
| 是否為平面分子 | 是 | 是 | |
| 共軛體系中的π電子數量 | 4n+2 (2, 6, 10, …) | 4n (4, 8, 12, …) | N/A |
儘管一個平面、環狀的共軛體系是芳香性的基本判據，但現實中僅憑藉分子結構是無法判斷其是否完全共軛，也不能因此判斷其是否具有芳香性或反芳香性，通常會通過幾何判據、化學判據、能量判據和磁判據等多方面信息來幫助判斷[6]。
反芳香性化合物在動力學與熱力學上是不穩定的，通過計算共軛體系的π電子總能量可以幫助識別反芳香性化合物，但能量差距隨着電子數n的增多會逐漸趨同，因而只能作為參考判據[7]。
參見
參考文獻
- ^ IUPAC Gold Book: Antiaromaticity. [27 October 2013]. （原始內容存檔於2014-10-30）.
- ^ Paul von Ragué Schleyer; Christoph Maerker; Alk Dransfeld; Haijun Jiao; Nicolaas J. R. van Eikema Hommes. Nucleus-Independent Chemical Shifts: A Simple and Efficient Aromaticity Probe. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (26): 6317–6318. doi:10.1021/ja960582d.
- ^ Wu, Judy I-Chia; Mo, Yirong; Evangelista, Francesco Alfredo; von Ragué Schleyer, Paul. Is cyclobutadiene really highly destabilized by antiaromaticity?. Chemical Communications. 2012, 48 (67): 8437–9. ISSN 1359-7345. PMID 22801355. S2CID 19920318. doi:10.1039/c2cc33521b.
- ^ Breslow, Ronald; Brown, John; Gajewski, Joseph J. Antiaromaticity of cyclopropenyl anions. Journal of the American Chemical Society. August 1967, 89 (17): 4383–4390. doi:10.1021/ja00993a023.
- ^ Moss, G. P.; Smith, P. A. S.; Tavernier, D. Glossary of class names of organic compounds and reactivity intermediates based on structure. Pure and Applied Chemistry. 1995, 67: 1307–1375 [2022-10-19]. doi:10.1351/pac199567081307. （原始內容存檔於2016-06-22）.
- ^ Podlogar, Brent L.; William A. Glauser; Walter R. Rodriguez; Douglas J. Raber. A Conformational Criterion for Aromaticity and Antiaromaticity. Journal of Organic Chemistry. 1988, 53 (9): 2127–2129. doi:10.1021/jo00244a059.
- ^ Breslow, Ronald. Antiaromaticity. Accounts of Chemical Research. December 1973, 6 (12): 393–398. doi:10.1021/ar50072a001.
