芳香性

在化学中，芳香性是环状（环状）、典型的平面（平面）分子结构的一种化学性质，在共振中具有 pi 键（那些包含离域电子），与具有单键的饱和化合物和其他几何或 具有相同原子集的连接非循环排列。 芳环非常稳定，不易散开。 非芳香族的有机化合物被归类为脂肪族化合物——它们可能是环状的，但只有芳香环具有增强的稳定性。 具有此含义的术语芳香性在历史上与具有香气的概念相关，但与该含义不同。

由于最常见的芳香族化合物是苯（石油及其馏出物中常见的一种芳香烃）的衍生物，因此芳香一词偶尔非正式地指代苯衍生物，因此首先定义了它。 然而，存在许多非苯芳族化合物。 例如，在生物体中，最常见的芳香环是 RNA 和 DNA 中的双环碱基（嘌呤）。 芳族官能团或其他取代基称为芳基。

就分子的电子性质而言，芳香性描述了一个共轭系统，通常在路易斯图中表示为环中交替的单键和双键。 实际上，路易斯图中双键所代表的电子实际上均匀分布在环的周围（离域），增加了分子的稳定性。 由于路易斯图绘制方式的限制，分子不能用一个图表示，而是多个不同图的混合（称为共振），例如苯的两个共振结构。 这些分子不能在这些表示中的任何一种中找到，在一个位置具有较长的单键而在另一个位置具有较短的双键。 相反，该分子在单键和双键之间显示出所有相等的键长。 这种常见的芳环模型，即苯是由具有交替单键和双键的六元碳环（环己三烯）形成的想法，是由奥古斯特·凯库勒开发的。 苯模型由两种共振形式组成，对应于双键和单键叠加产生六个半键。 在不考虑电荷离域的情况下，苯是一种比预期更稳定的分子。

由于它是共振图的标准，双箭头的使用表明两个结构不是不同的实体，而只是假设的可能性。 两者都不是实际化合物的准确表示，xxx由这些结构的混合（平均）表示。 C=C 键比 C−C 键短。 苯是一个正六边形——它是平面的，所有六个碳-碳键都具有相同的长度，介于单键和双键之间。

在具有三个交替双键的环状分子环己三烯中，单键的键长为 1.54 Å，双键的键长为 1.34 Å。 然而，在苯分子中，每个键的长度为 1.40 Å，表明它是单键和双键的平均值。

更好的表示是圆形 π 键（阿姆斯特朗内环），其中电子密度通过环上方和下方的 π 键均匀分布。 该模型更正确地表示了芳环内电子密度的位置。

单键是由碳原子核之间的杂化原子 sp2 轨道重叠形成的——这些称为 σ 键。 双键由一个σ键和一个π键组成。 π 键是由环平面上方和下方的原子 p 轨道重叠形成的。

由于它们在原子平面之外，这些轨道可以相互自由相互作用，并变得离域。 这意味着，每个电子不是与一个碳原子相连，而是由环中的所有六个原子共享。 因此，没有足够的电子在所有碳原子上形成双键，但额外的电子平等地加强了环上的所有键。 由此产生的分子轨道被认为具有 π 对称性。