芳香族化合物

芳香族化合物 （ほうこうぞくかごうぶつ、aromatic compounds）は、ベンゼンを代表とする環?不飽和有機化合物の一群。炭化水素のみで構成されたものを芳香族炭化水素 (aromatic hydrocarbon)、環構造に炭素以外の元素を含むものを複素芳香族化合物 (heteroaromatic compound) と呼ぶ。?義には芳香族化合物は芳香族炭化水素と同義である。

19世紀ごろ知られていた芳香をもつ化合物の共通構造であったことから「芳香族」とよばれるようになった。したがって?い（芳香）は芳香族の特性ではない。

芳香族類は、芳香族(aromatic)、反芳香族 (antiaromatic)、非芳香族(nonaromatic)に分類される。芳香族の反?に?たるものが反芳香族、芳香族、反芳香族のいずれにも?たらないものが非芳香族と呼ばれる。

分類 [ 編集 ]

ベンゼン環を有する化合物は芳香族化合物の代表であるが、ベンゼン環を有することだけが芳香族である?件ではない。環の大きさ、縮合?態、複素元素や電荷の存在などベンゼンとは異なる構造を有する芳香族化合物が多?存在する。以下に芳香族化合物の分類と例を示す。

ベンゼン系芳香族化合物 (benzenoid aromatic compound)
- 縮合環芳香族化合物 (condensed ring aromatic compound)
  - ベンゾ縮合環化合物
複素芳香族化合物 (heteroaromatic compound)
非ベンゼン系芳香族化合物 (non-benzenoid aromatic compound)
- アヌレン
- アズレン
- シクロペンタジエニルアニオン
- シクロヘプタトリエニルカチオン（トロピリウムイオン）
- トロポン
- メタロセン
- アセプレイアジレン

芳香族性 [ 編集 ]

芳香族性は、 π電子を持つ原子が環?に?んだ構造を持つ不飽和環?化合物に現れる。その中でも、電子基底?態で芳香族性を示す化合物は環上のπ電子系に含まれる電子の?が 4n + 2 (n = 0, 1, 2, 3, ...) 個であるもののみである。このような4n + 2個の π電子を有する共役不飽和環構造を芳香環と呼び、またこの電子?の法則をヒュッケル則という。芳香環上のπ電子は非局在化し、環上にわたって分布している。また、共役の?率を高めるため環は平面構造をとる。このとき、π電子系とは二重結合由?のπ電子だけに限定されず、6員環である必要もなく、5員環の芳香族化合物も?多く知られている。例えばシクロペンタジエニルアニオンはアニオンの電子がπ電子系に??し、あるいはチオフェンでは硫?の孤立電子?がπ電子系に??して芳香族性を現わす。このためチオフェンの硫?原子を酸化し SO とすると硫?の孤立電子?は酸素との結合に用いられるため芳香族性を失い、ジエンとしての反?性を示すようになる。

非局在電子に由?する磁?の遮蔽?果（核磁?共鳴などを?照）はあたかも環?の電流が存在するように作用するため環電流と呼ぶことがあるが、?際に電子が周回しているわけではない。前述の非局在化という言葉の示す通り、π電子は特定の場所にすら存在しておらず、全?として雲のように?がっている（量子力? を?照）。ただ、?際に有機化?反?を考える場合、複?の共鳴寄?構造の間でπ電子が往?している、と考えた方が理解が容易になり、また、それで十分な場合も少なくない。

芳香族性は?密な定義が存在しない?念であるが、上記の通り、構造的な特?（結合長の同一化）、磁?的な特?（環電流の?生）、エネルギ?的な特?（芳香族安定化）の3要素が芳香族性分子の?件とされている ^[1]。

芳香族固有の反? [ 編集 ]

芳香環は、他の不飽和環構造に比べ安定であると同時に反?性も異なる。

たとえば、ベンゼンに?して臭素 (Br ₂) は置換反?を起こし ^{[注? 1]}、アルケンなどの非芳香族不飽和化合物のように付加反?は起こらない。

詳細は「芳香族求電子置換反? 」を?照

求核置換反? についても、反?点への背面攻?が困難であったり、sp ²炭素のカチオンが不安定であったりするため、S _N1 や S _N2 機構は難しい。

詳細は「芳香族求核置換反? 」を?照

非古典的芳香族性 [ 編集 ]

ヒュッケル則で?明される芳香族性の他、sp ³原子が環に?加するホモ芳香族性、環がよじれてメビウスの? のようになり、4n 電子系が安定化するメビウス芳香族性、?起?態の芳香族性として Baird芳香族性が知られている。

Type	Cyclic symmetry	Electron rule	State	Occurrence
Huckel aromaticity	Cylindrical	4 n + 2	Singlet	Aromatic rings
Mobius aromaticity	Mobius	4 n	Singlet	Trans aromatic rings
Spherical aromaticity	Spherical	2( n +1) ²	Singlet	Fullerenes
Baird aromaticity	Cylindrical	4n	Triplet