C50富勒烯，芳香性规则的挑战者？

传统的“芳香性”定义是指分子具有环状闭合共轭体系，π电子高度离域，具有离域能，体系能量低，较稳定。判断化合物是否具有芳香性常用到Hückel规则，即平面分子π电子数的4n+2规则。在此基础上，2000年，Andreas Hirsch提出一种可以预测富勒烯芳香性的电子计数规则（electron count rule）：π电子数如果满足2(N+1)²，则该三维分子具有芳香性。

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C60富勒烯最先被发现的时候，其独特的结构引起了化学家的追捧，这个大分子曾被看作是苯的3D版本，应该是一种具有完美球形芳香性的超芳香体（superaromat）。但令人失望的是，尽管C60富勒烯大部分由类似苯的六边形单元组成，但它的整体结构却是反芳香性的（anti-aromatic）。继C60之后，科学家相继发现了其它富勒烯，但却都没有期待中的超芳香性。

最近，比利时鲁汶大学的Arnout Ceulemans和Ana Sanz Matías及其同事研究了C50富勒烯，希望能找到一个超芳香体。因为根据上面提到的Hirsch的2(N+1)²规则，C50富勒烯的π电子数正好符合标准。由于缺乏实验证据，该团队使用了计算工具对C50最稳定的异构体进行了分析。结果显示，在遵循所有的既定前提条件下，这一笼型分子并没有显示出完整的芳香性。令人惊奇的是，由于该分子具有3D芳香性的部分特征，该团队首次发现中性的富勒烯中最稳定的结构并不是具有最少相邻五边形对的结构。

C50最稳定的两个异构体

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“我认为这一结果会改变化学家研究富勒烯分子结构和反应性的方法，”西班牙赫罗纳大学的物理化学家Miquel Solà评论道。

Ceulemans认为，“人们都应该继续寻找其它类型的笼状化合物，来真正体现完美的3D芳香性。我认为超芳香体是存在的，必定有人会找到它。”

该研究成果刊发于《Phys. Chem. Chem. Phys.》。

1. http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/CP/C5CP04970A#!divAbstract