反芳香族性
シクロブタジエンは、古典的教科書で見られる反芳香族化合物の例である。シクロブタジエンは従来、平面、環状であり、4n共役π電子系を持つと理解されていた。
しかしながら、シクロブタジエンが真に反芳香族であるかには長年疑問が呈されており、近年の発見は反芳香族ではないことが示唆されている。シクロブタジエンは非常に不安定であり、これは当初反芳香族性によるものであるとされていた。しかしながら、シクロオクタテトラエンなど類縁の4n π電子系を持つ分子にはこれ程の不安定化はなく、シクロブタジエンの場合は他の要因によるものであることが示唆されている。シクロブタジエンに見られる極端な不安定化は角歪みやねじれ歪み、パウリ反発の組み合わせによるものであることが明らかにされている。
また、シクロブタジエンの形状は正方形ではなく、長方形である(2本の単結合と2本の二重結合)ことが明らかになっている。これはシクロブタジエンが非局在化したπ電子を持っていないことを意味する。
反芳香族性に関するIUPACの基準は以下の通りである。
分子は環状でなければならない。
分子は平面でなければならない。
分子は環内に完全な共役π電子系を持たなければならない。
分子は共役π系内に4nπ電子(nは任意の整数)を持たなければならない。
この4番目の基準が芳香族性と異なる。芳香族分子は共役π系に4n+2π電子を持ち、ゆえにヒュッケル則に従う。非芳香族化合物は環状でないか、平面でないか、環内に完全な共役π系を持たない。
平面の環系を持つことは、共役π系を作るp軌道間の重なりを最大化するのに必須である。これが、なぜ平面の環状分子が芳香族、反芳香族分子の両方の鍵となる特徴であるかを説明する。しかしながら、現実には、その構造を単に見て分子が完全に共役しているかどうかを決定するのは困難である。時に、分子は歪みを和らげるために変形し、この変形により共役が損われる可能性がある。ゆえに、ある分子が本当に反芳香族かどうかを決定するためには更なる努力が必要となる。