芳香簡稱芳烴，為苯及其只含碳與氫的衍生物的總稱，乃指分子結構中含有一個或者多個苯環的烴類化合物。其中最簡單和最重要的芳香烴是苯及其同系物甲苯、二甲苯、乙苯等。名稱來源由於有機化學發展初期，這一類化合物幾乎都在揮發性、有香味的物質中發現，例如：從安息香膠中取得安息香酸，自苦杏仁油取得苯甲醛等。但後來許多性質應屬芳香族的化合物，卻沒有擁有香味，因此現今芳香烴，意指的只是這些含有苯環的化合物。 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： 單環芳烴 稠環芳烴 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。 Filetoluenesvg 甲苯 FileEthylbenzene2Dskeletalpng 乙苯 FileStyrenesvg 苯乙烯 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 sp 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 2830 仟卡，預估環己三烯的氫化熱為 858 仟卡，但實際上該化合物（即苯）的氫化熱只有 498 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 73ppm，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 CH，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： 試劑 環己烯 苯 KMnO （冷、稀溶液） 迅速氧化 無反應 BrCCl （黑暗中） 迅速加成 無反應 HI 迅速加成 無反應 HNi 迅速氫化 25 度 C，20 lbin 緩慢氫化 100200 度 C，1500 lbin 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 4n2 個（n012），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 取代反應 這是芳香烴的有機反應中最常見的反應，可分為親電芳香取代反應和親核芳香取代反應，通常是其中的氫原子被其他物質所取代。 親電芳香取代反應 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，該反應型別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 複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 複合物，再用鹼抓住並脫去質子，完成取代反應。 親核取代反應 親核芳香取代反應，為親核劑與芳香環所進行的取代反應，該反應型別主要可分為加成 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 複合物而稱之為 Meisenheimer 複合物。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。 顯色反應 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 BR 與氯仿反應顯色 John C Gilbert Stephen F Martin Experimental Organic Chemistry A Miniscale and Microscale Approach BrooksCole CENGAGE Learning 2011 pp 872 2510 Aromatic Hydrocarbons and Aryl Halides Classification test Chloroform and Aluminum Chloride ISBN 9781439049143 在四氯化碳溶液中 BR 和五氯化銻反應顯色 V Gold Advances in Physical Organic Chemistry Vol 13 Academic Press 1976 pp 164 ISBN 0120335131 和甲醛 硫酸試劑作用顯色 Fritz Feigl Spot Tests in Organic Analysis Elsevier 1966 ISBN 0444402098BR（Le Rosen 試驗） 苯 橙色至紅色 BR（苯及同系物） 黃色 紅色 甲苯 黃橙色（硝基苯溶劑） 紅色 乙苯 紅褐色 正丁苯 紅色姚瑾。介紹一個鑑別烷烴與芳烴的簡易方法。化學教學，1991 1 4848 均三甲苯 黃褐色 六甲基苯 暗紅色（硝基苯溶劑） 六乙基苯 黃色 135 三苯基苯 藍色 苯甲醚 紅紫色 苯甲醛 紅色 BR 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 沒食子酸 黃綠色 苯酚 紅紫色 對苯二酚 黑色 萘 藍色或紫色 BR（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 二苯甲烷 紅色 菲 紫色 蒽 綠色 httpwwwchemumassedupeoplemcdanielCHEM268ExperimentsQualitativeOrganicAnalysispdf pp 778 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 Ph3CAlCl4 ArH SbCl5 ArH SbCl5 2 SbCl5 SbCl4 SbCl6 2 C6H6 CH2O PhCH2Ph H2O PhCH2Ph 2 H2SO4 PhCHC6H4O 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。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。多環芳香烴作為汙染物，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）和燻魚中含有大量多環芳香烴。 它們也存在於星際物質、彗星和隕石中，可能是。在石墨烯中，多環芳香烴被擴大成大型平面結構。 苯及其衍生物 Filetoluenesvg 甲苯 FileOXylenepng 鄰二甲苯 FileParaXylol paraxylenesvg 對二甲苯 FileMXylenepng 間二甲苯 File135Trimethylbenzenesvg 135 三甲苯 FileDurenepng 1245 四甲苯 File2phenylhexanesvg 2 苯基己烷 FileBifenylsvg 聯苯 FilePhenol toposvg 苯酚 FileAnilinesvg 苯胺 FileNitrobenzolsvg 硝基苯 FileBenzoic acidsvg 苯甲酸 FileAspirinskeletalsvg 阿斯匹靈 FileParacetamolskeletalsvg 對乙醯氨基酚 FilePikrinsäuresvg 苦味酸 參考文獻 分類：環烴 分類：不飽和烴