芳香
此外，在芳香族中，一些芳香環中並不完全是苯的結構，而是其中的碳原子，會被氮、氧、硫等元素取代，我們稱之為雜環，例如：像是呋喃的五元環中，包括一個氧原子，吡咯中含有一個氮原子，噻吩含有一個硫原子等。
而芳烴可分為：
而具有鏈狀的芳香烴一般稱之為脂芳烴（arenes），常見的脂芳烴有甲苯、乙苯、苯乙烯等。
苯環模型
苯，為最簡單的一種芳香烴，芳香族化合物皆由其衍生而成，首先在1865年，由弗里德里希·凱庫勒年提出了苯環單鍵、雙鍵交替排列、無限共軛的結構，即現在所謂「凱庫勒式」。又提出了苯中的雙鍵並不是固定的，而是會藉由共振，產生介於單鍵與雙鍵之間的鍵長，以圓圈型的符號表示代表苯中電子的未定域化。苯結構是一個平面正六邊形分子，碳原子以sp2軌域鍵結，所以任二鍵互成120°。
性質
芳香烴具有下列性質，一般稱之為芳香性（aromaticity）：
- 具有特別的穩定性，通常每個雙鍵氫化熱為28~30仟卡，預估環己三烯的氫化熱為85.8仟卡，但實際上該化合物（即苯）的氫化熱只有49.8仟卡，低了預估值36仟卡，這個值稱為苯的共振能（resonance energy），穩定了整個化合物。
- 苯的核磁共振光譜（NMR）出現在7.3ppm，比一般烯類的氫原子還要處於低磁場（down field），這是因為苯的電子環可產生誘導磁場(induced magnetic field)，使的質子所需的感應磁場較弱，這種往低磁場方向移動的特性可用來檢驗一化合物是否具有芳香性。
- 由苯的分子式C6H6，看起來應屬於不飽和烴，但比較它與環己烯的性質後就會發現截然不同，苯中看似擁有雙鍵，應具有不飽和烴活性大的性質，但由於π電子的共振結合，卻異常安定，故反應性通常比烯類還小。下表比較苯與環己烯的性質：
德國化學家Hückel根據量子力學計算，若環狀電子要具備芳香性，共振電子數必須為4n+2個（n=0,1,2,...），ex：苯環有六個共振電子，符合Hückel規則故為芳香族；環庚三烯基陽離子（cycloheptatrienyl cation）有六個π電子，所以具備穩定的芳香性；；環庚三烯基陰離子（cycloheptatrienyl anion）有八個π電子，故較不穩定。
芳香烴反應
親電芳香取代反應（electrophilic aromatic substitution），為親電試劑與芳香環所進行的取代反應，該反應類型主要可分為硝化反應、鹵代反應、磺化反應以及傅-克反應。反應機構中有一個中間物，而他會進行共振，這個中間物有個特別的名稱，一般稱之為σ-錯合物或者芳基正離子（arenium ion），整個反應為環當親核基攻擊親電試劑，產生σ-錯合物，再用鹼抓住並脫去質子，完成取代反應。
親核芳香取代反應，為親核劑與芳香環所進行的取代反應，該反應類型主要可分為加成-消去與消去-加成二種。加成-消去主要依循SNAr反應機構，而不是遵循過去常見的SN1以及SN2反應機構，過程中亦會產生一會共振的中間物，但這個中間物所帶的是負電荷，所以我們不叫他sigma錯合物而稱之為Meisenheimer錯合物。消去-加成反應則是在反應過程中形成一種名為苯炔的中間物，再利用親核基攻擊苯炔，完成取代反應。是利用同位素標定法確定其反應機構，並用狄爾斯－阿爾德反應的捕捉技巧，確認這個反應性很強的中間物存在。
芳烴和一些試劑作用，可以產生特徵顏色，用於鑑別不同種類的芳烴：
| 名稱 | 結構式 | 在無水三氯化鋁的存在下 與氯仿反應顯色[1] |
在四氯化碳溶液中 和五氯化銻反應顯色[2] |
和甲醛-硫酸試劑作用顯色[3] （Le Rosen 試驗） |
|---|---|---|---|---|
| 苯 | 橙色至紅色 （苯及同系物） |
黃色 | 紅色 | |
| 甲苯 | 黃橙色（硝基苯溶劑）[2] | 紅色 | ||
| 乙苯 | 紅褐色 | |||
| 正丁苯 | 紅色[4] | |||
| 均三甲苯 | 黃褐色 | |||
| 六甲基苯 | 暗紅色（硝基苯溶劑）[2] | |||
| 六乙基苯 | 黃色 | |||
| 1,3,5-三苯基苯 | 藍色 | |||
| 苯甲醚 | 紅紫色 | |||
| 苯甲醛 | 紅色 黃棕色（濃硫酸中） | |||
| 二苯基乙烯 | 棕色 | |||
| 芳基鹵化物 | 橙色至紅色 | 粉紅色至紫紅色[4] | ||
| 沒食子酸 | 黃綠色 | |||
| 苯酚 | 紅紫色 | |||
| 對苯二酚 | 黑色 | |||
| 萘 | 藍色或紫色 （萘及衍生物） |
綠色 | ||
| 聯苯 | 紫色 | 藍綠色 | ||
| 聯苄 | 暗紅色 | |||
| 三聯苯 | 藍色或綠藍色[4] | |||
| 二苯甲烷 | 紅色 | |||
| 菲 | 紫色 | |||
| 蒽 | 綠色[5] | 綠色沉澱 | 黃綠色 | |
| 芴 | 綠色 | |||
| 咔唑 | 綠色 |
反應機理：
- 3 C6H6 + CHCl3 —AlCl3→ Ph3CH + 3 HCl
- Ph3CH + AlCl3 → Ph3C+AlCl4-
- ArH + SbCl5 → ArH*+ + SbCl5*-
- 2 SbCl5*- → SbCl4- + SbCl6-
- 2 C6H6 + CH2O → Ph-CH2-Ph + H2O
- Ph-CH2-Ph + 2 H2SO4 → Ph-CH=C6H4=O + 3 H2O + 2 SO2
多環芳香烴
多環芳香烴（PAHs）是由芳香環結合而成且不含有雜原子和取代基的芳香烴。[6]萘是最簡單的多環芳香烴之一。多環芳香烴存在於油、煤炭和焦油中，是燃料（無論是化石燃料還是生物質）燃燒的副產品。多環芳香烴作為污染物，它們受到關切，因為一些化合物被確認會致癌、導致變異或引起發展缺陷。多環芳香烴也出現於食物中。根據研究，高溫烹飪的肉（如燒烤）和熏魚中含有大量多環芳香烴。[7][8][9]
苯及其衍生物
- 苯及其衍生物
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參考文獻
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