休克尔规则

在有机化学中，休克尔规则预测如果平面环分子具有 4n + 2 个 π 电子，则它具有芳香族性质，其中 n 是一个非负整数。 其公式的量子力学基础首先由物理化学家 Erich Hückel 于 1931 年提出。作为 4n + 2 规则的简洁表达式归功于 W. v. E. Doering (1951)，尽管有几位作者使用了这种形式 大约在同一时间。

与 Möbius–Hückel 概念一致，当其 π 电子数等于 4n + 2 时，环状分子遵循休克尔规则，尽管明确的例子实际上只针对 n = 0 到大约 n = 6 的值建立。 休克尔规则最初是基于使用 Hückel 方法的计算，尽管它也可以通过考虑环系统中的粒子、LCAO 方法和 Pariser-Parr-Pople 方法来证明。

芳香族化合物比使用简单烯烃的氢化数据理论上预测的更稳定； 额外的稳定性是由于离域的电子云，称为共振能量。 简单芳烃的标准是：

• 该分子在 p 轨道共轭系统（通常在 sp2 杂化原子上，但有时在 sp- 杂交）；
• 分子必须（接近于）平面（p 轨道必须大致平行并且能够相互作用，隐含在共轭要求中）；
• 分子必须是环状的（而不是线性的）；
• 分子必须有一个连续的 p 原子轨道环（环中不能有任何 sp3 原子，外环 p 轨道也不计算在内）。

该规则可用于理解完全共轭的单环烃（称为轮烯）及其阳离子和阴离子的稳定性。最著名的例子是苯 (C6H6)，它具有六个 π 电子的共轭系统，等于 4n + 2 对于 n = 1。分子经历取代反应，保留六个 π 电子系统，而不是会破坏它的加成反应。 这种π电子系统的稳定性被称为芳香性。 尽管如此，在大多数情况下，催化剂对于发生取代反应是必需的。

环戊二烯阴离子 (C_{5H–5) 有六个 π 电子是平面的，很容易从异常酸性的环戊二烯 (pKa 16) 中生成，而相应的有四个 π 电子的阳离子是不稳定的，比典型的无环戊二烯基阳离子更难生成和 被认为是反芳香的。 同样，tropylium 阳离子 (C7H+7)，也有六个 π 电子，与典型的碳阳离子相比非常稳定，以至于它的盐可以从乙醇中结晶出来。 另一方面，与环戊二烯相比，环庚三烯不是特别酸性（pKa 37）并且阴离子被认为是非芳香族的。}

_{环丙烯基阳离子 (C3H+3) 和三硼环丙烯基双阴离子 (B3H2–3) 被认为是两个 π 电子系统的例子，它们相对于开放系统是稳定的，尽管 60° 键角施加了角应变。< /sub>}

具有 4n 个 π 电子的平面环分子不服从休克尔规则，理论预测它们不太稳定，并且具有带有两个不成对电子的三重态基态。 实际上，这种分子从平面正多边形变形。 具有四个 π 电子的环丁二烯 (C4H4) 仅在低于 35 K 的温度下稳定，并且呈矩形而非正方形。 具有八个 π 电子的环辛四烯 (C8H8) 具有非平面桶状结构。 但是双离子 C_{8H2–8 (cyclooctatetraenide 阴离子), 有十个 π 电子服从 4n + 2 规则 n = 2 并且是平面的, 而双阳离子的 1,4-二甲基衍生物, 有六个 π 电子, 也被认为 是平面的和芳香的。 Cyclononatetraenide 阴离子 (C9H–9) 是xxx的全顺式单环环烯基/环烯基系统，它是平面的和芳香的。}