芳香性与苯
多环芳香烃
/ PAH (pol-ee-SY-klik) /
多环芳香烃(PAH)是由两个或更多苯环稠合在一起的分子,它们共享棱边,使相邻的环有一条公共边。想象苯环像地砖或蜂巢格那样并排粘在一起。最简单的是萘,两个稠环(最早的樟脑丸成分);蒽和菲有三个环,这一家族一直延伸到本质上是石墨小碎片的大片平面薄层。
稠合芳香烃仍是芳香的,但图像比单环略丰富些。pi 电子离域在整个稠合骨架上,而非各自绕单个环旋转,而且各环不均匀地共享那份电子密度,所以萘里并非每根键都像苯里每根键那样完全相同。每多一个环就带来额外的芳香稳定,不过每个环的奖励比苯小,因为电子铺得更薄。在化学上,PAH 表现得像更结实、更精巧的苯:它们进行取代而非加成,并倾向于在最能保留其余环芳香性的位置上反应。
PAH 的意义远超实验室。每当有机物不完全燃烧时它们就会生成,因此出现在烟灰、烟雾、烧烤与烤焦的食物、汽车尾气和烟草烟雾中。这是一个现实的警示:好几种 PAH,如苯并[a]芘,是强致癌物,因为它们扁平的形状能让它们插进 DNA 的碱基之间,其代谢物会损伤 DNA。PAH 在天文学中也极受关注,人们认为它们是星际空间中最丰富的含碳分子之一。正是同样的稠环稳定,既让它们成为顽固的污染物,也让它们成为遍布宇宙的幸存者。
萘(两个稠环,C10H8)是经典的樟脑丸气味;蒽(三个环排成一行)用于染料;来自烤焦物和烟雾的苯并[a]芘是著名的致癌物。
从樟脑丸到烟灰再到星际尘埃,稠合的苯环无处不在。
与苯不同,稠合 PAH 中并非所有键都等价;共享的棱边以及 pi 电子密度的分布方式,意味着某些键比另一些更具双键特征,所以萘并不只是把两个一模一样的苯粘在一起。
又称
另见