環電流

Aromatic_ring_current

は芳香族化学についてです。気象効果については、リングカレントを参照してください 環電流はで観察された効果である芳香族 分子のようなベンゼン及びナフタレン。場合磁場が向けられる垂直芳香族系の面に、リング電流が非局在化に誘起されたπ電子芳香環。これはアンペールの法則の直接の結果です。関与する電子は、ほとんどの非芳香族分子のように結合に局在するのではなく、自由に循環するため、磁場に対してはるかに強く反応します。
芳香族環電流の図。 B 0は印加された磁場であり、赤い矢印はその方向を示しています。オレンジ色のリングはリング電流の方向を示し、紫色のリングは誘導磁場の方向を示し リング電流はそれ自身の磁場を作り出します。リングの外側では、この磁場は外部から加えられた磁場と同じ方向にリングの内側では、フィールドは外部から適用されたフィールドを打ち消します。その結果、リングの外側の正味の磁場は、外部から加えられた磁場だけよりも大きく、リングの内側では小さくなります。
芳香族環電流は、芳香族分子の1 H核の化学シフトに劇的な影響を与えるため、NMR分光法に関連しています。この効果は、これらの核環境を区別するのに役立つため、分子構造の決定に非常に役立ちます。ベンゼンでは、誘導磁場がリングの外側で外部磁場と同じ方向を持ち、化学シフトがシクロヘキセンのビニルプロトンの5.6に対して、7.3 ppmであるため、リングプロトンはシールド解除を経験します。対照的に、芳香環内のプロトンは、両方の場が反対方向にあるため、シールドを経験します。この効果は、-3 ppmに6つの内部プロトンを持つシクロオクタデカノナエン（アヌレン）で観察できます。
反芳香族化合物では状況が逆転します。アヌレンのジアニオンでは、内側のプロトンは20.8ppmと29.5ppmで強く脱シールドされ、外側のプロトンは-1.1 ppmで（参照に対して）大幅にシールドされています。したがって、ダイアマグネティックリング電流またはダイアトロピックリング電流は芳香族性に関連付けられていますが、パラトロピックリング電流は反芳香族性を示します。
同様の効果が3次元フラーレンでも観察されます。この場合、それは球電流と呼ばれます。
量子化学法を使用して明示的に計算されたベンゼン（C 6 H 6）の 磁気的に誘発された確率流束ベクトル
。 B 0は分子平面に垂直に設定され、左側のサブ図には分子平面のベクトルのみが示され、右側のサブ図には分子平面の上の1 au（〜52 pm）のベクトルのみが示されています。係数が0.01〜0.1 nA / Tのベクトルのみ が表示されます。古典電磁気学の法則に類似してダイアトロピック寄与のみを与える概略図とは対照的 に、完全な量子力学的画像は、この図の反時計回りの渦として、パラトロピック寄与ももたらします。これらはCの内部に、主に分子平面内にベンゼンに配置されている
6リング。

コンテンツ
1 相対的な芳香性
1.1 原子核に依存しない化学シフト 1.2 芳香族性の調和振動子モデル
2 参考文献

相対的な芳香性
観察された環電流に関して芳香族性を定量化するために多くの試みがなされてきた。 1つの方法は、化合物の測定された磁化率とグループ加法性テーブルに基づいて計算された値との差として定義される反磁性磁化率高揚 Λと呼ばれます。大きな負の値は芳香族、たとえばベンゼン（Λ= -13.4）です。ゼロに近い値は非芳香族であり、たとえば、ボラジン（Λ= -1.7）やシクロヘキサン（Λ= 1.1）です。大きな正の値は、シクロブタジエン（Λ= +18）などの反芳香族です。
別の測定可能な量は、化学シフトのリチウムイオンのLi + π-としてリチウムが結合する傾向があるため、芳香族構造を有するリチウムとの複合体における複雑な座標の顔の芳香環。このように、リチウム原子、シクロペンタジエニルリチウム（CpLi）は、化学-8.6 ppmの（芳香族）のシフトとのCp有する2リチウム- -13.1の複合体Aシフト。
どちらの方法にも、値がリングサイズに依存するという欠点が
選択されたNICS値
化学 ppm ピロール-15.1
チオフェン-13.6
フラン-12.3
ナフタレン
−9.9
ベンゼン
−9.7
トロピリウム
−7.6
シクロペンタジエン
−3.2
シクロヘキサン
−2.2
ペンタレン 18.1 ヘプタレン 22.7 シクロブタジエン
27.6

原子核に依存しない化学シフト
核独立化学シフト（NICが）である計算方法絶対算出磁気シールドをリングの中央に。値は、NMR分光法の化学シフト規則と互換性を持たせるために、逆符号で報告されます。この方法では、負のNICS値は芳香族性を示し、正の値は反芳香族性を示します。

芳香族性の調和振動子モデル
さらに別のメソッドが呼び出さ芳香族の調和振動子モデル（HOMA）のように定義される正規化された和の二乗偏差の結合長に完全に芳香族系のために実現することを想定している最適値、から。芳香族化合物のHOMA値は1ですが、非芳香族化合物の値は0です。全炭素系の場合、HOMA値は次のように定義されます。=1 −
V ∑
私 （（ o − 私 ）。 2 { mathrm {A} = 1-{ frac {V} {n}} sum _ {i} ^ {n}（d _ { rm {opt}}-d_ {i}）^ {2} 、、}
  ここで、V =257.7Å -2は正規化値、nは炭素-炭素結合の数、dは結合長です（d opt =1.388Åは最適値、d iは観測値または計算値です）。

参考文献
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