休克爾規則是關于芳香性的一個重要理論，由德國物理化學家休克爾（Erich Hückel）于1931年提出，該規則是他用來處理不飽和有機化合物的簡單量子力學計算的一部分。
根據休克爾規則，一個分子要具備芳香性，必須滿足以下條件：分子必須是平面的、環狀結構，并且具有連續的p軌道和4n+2個π電子（其中n是整數）。休克爾發現，當芳香族分子的成鍵軌道被4n+2個π電子填滿時，它們會具有類似惰性氣體的電子排布，從而表現出非凡的穩定性。
休克爾規則是識別芳香性的經典方法，但它并不適用于所有芳香族化合物，而僅適用于一小部分。例如，苯這個最經典的芳香烴，根據休克爾規則，其具有6個π電子，符合4n+2（n=1）的規則，因此被認為具有芳香性。然而，隨著研究的深入，發現并非所有平面結構的分子都具備芳香性，也有許多非平面結構的分子被認為具有芳香性。此外，新出現的σ芳香族和δ芳香族也使得學界對芳香性的定義產生了新的討論。
簡介
休克爾規則表明，對完全共軛的、單環的、平面多烯來說，具有個 π電子（這里n是大于或等于零的整數）的分子，可能具有特殊芳香穩定性。
隨著磁共振實驗方法的出現，對決定一化合物是否具有芳香性起了重要的作用，并對芳香性的本質有了進一步的了解。因此芳香性更廣泛的含義為：分子必須是共平面的封閉共軛體系；鍵發生了平均化；體系較穩定（有較大的共振能）；從實驗看，易發生環上的親電取代反應，不易發生加成反應；在磁場中，能產生感磁環流；從微觀上看，π電子數符合規則。
規則作用
1.特點分子的分析
從休克爾規則我們可以得知，具有芳香性的通常是具有如下四個特點的分子：
（1）它們是包括若干數目π鍵的環狀體系；
（2）它們具有平面結構，或至少非常接近平面（平面扭轉不大于0.1nm）；
（3）環上的每一個原子必須是sp雜化（某些情況也可以是sp雜化）；
（4）環上的π電子能夠發生離域。
2.分子具有芳香性的標志
分子具有芳香性的標志是：
（1）這類化合物雖有不飽和鍵，但不易進行加成反應，而與苯相似，容易進行親電取代；
（2）通過氫化熱或燃燒熱對離域能的熱化學測量表明，這類具有芳香性的環狀分子比相應的非環體系具有低的氫化熱低的燃燒熱，而顯示特殊的穩定性。
（3）用物理方法和核磁共振譜進行測定，這類化合物的質子與苯及其衍生物的質子一樣，顯示類似的化學位。
原理及證明
具有芳香性原因
為什么個π電子平面單環共軛體系才具有芳香性呢？從分子軌道能級計算發現，當平面單環體系中的成鍵軌道數目為時，如果有個π電子剛好能給滿成鍵軌道，從而具有類似惰性氣體的電子排布，而將具有最大的成鍵能而變得穩定，平面或接近平面，電子的離域才有效；當環上的原子存在空間的排斥作用而破壞環的平面時，規則不適用。
在單環共軛多烯分子中，π電子數目符合規則具有芳香性的原因，可以這種體系的分子軌道能級圖得到答案。在單環共軛多烯體系的分子軌道能級圖中，都有能量最低的成鍵軌道和能量最高的反鍵軌道。對于能量最高的反鍵軌道，在p軌道是奇數時有兩個（簡并軌道）；在p軌道是雙數時，只有一個。其它那些能量較高的成鍵軌道和反鍵軌道或/和非鍵軌道都是兩個（簡并的）。根據休克爾理論，當成鍵軌道充滿電子時，它們具有與惰性氣體相似的結構，因此體系趨向穩定，除能量最低的成鍵軌道需要2個電子充滿外，其它能量較高的兩個成鍵軌道或/和非鍵軌道需要4個電子才能充滿，即只有個π電子才能充滿這些軌道，使體系處于穩定，而具有芳香性。
證明
休克爾4n+2規則可用微擾分子軌道理論即PMO法從理論上加以證明。
在休克爾規則的啟示下，近二十年合成了芳香體系的化合物，于是出現了一系列非苯芳香烴，及一些不含苯環結構，但具有一定程度的芳香性的烴，稱為非苯芳烴。
1. 環丁烯基二價陽離子 它環上的四個碳都是sp雜化的，π電子數等于2，符合休克爾規則，有芳香性。
2. 環丁烯基雙陰離子 它的π電子數等于6，環上的四個碳位于一個平面內，符合休克爾規則，有芳香性。
3. 環辛三烯雙正離子 它的π電子數等于6，分子結構是平面八邊行，符合休克爾規則，有芳香性。
4. 環壬四烯負離子 它的π電子數等于10，環上碳近似于一個平面，符合休克爾（規則，有芳香性。
5. 十二碳環六烯雙負離子 它是通過原來的六烯環狀物的還原性電解或與鉀金屬作用以獲得，π電子數等于14，符合休克爾（）規則，有芳香性。
6. 十六碳環八烯雙陰離子也已制得，π電子數等于18，符合理論判斷，它有芳香性。
7. 蘭烴（又名阿族啉）是少數共軛駢聯非苯烴，有芳香結構。此芳香烴經X射線和電子衍射法測量它的鏈長大致相近而不相等，有較大的偶極距（1.08D），指出兩個環的電荷不等環庚三烯帶正電荷，環戊二烯帶負電荷，彼此由電荷的“去”和“得”，而得到穩定。
8.環戊二烯負離子當環戊二烯懸浮于苯中的鈉或鎂作用時形成環戊二烯金屬化合物，它在液態氨中有明顯的導電性，證明了環戊二烯負離子的存在。環戊二烯陰離子的π電子數目為兩個雙鍵上的四個和CH2上的兩個，形成環狀六個π電子體系，符合休克爾4n+2規則，現已證明它是一個平面的對稱體系。從分子軌道理論計算結果，環戊二烯負離子是一個滿電子構型體系，所以具有芳香性。
9.環辛四烯負離子 在環辛四烯的四氫呋喃溶液中加入鉀，.環辛四烯變成二價負離子，分子結構由環辛四烯的澡盆型結構轉變為平面八邊形，共有10個π電子，符合休克爾規則，因此它具有芳香性。
10.環丙烯基正離子它的環是由三個sp雜化的碳和2個π電子組成的共軛體系，π電子數為2，符合爾規則，它有芳香性。
11.薁（yu，音“欲”）它是一個五元環的環戊二烯和七元環的環庚三烯稠合而成的。π電子數為10，符合休克爾規則，因此它具有芳香性。
12. 環十八碳九烯—輪烯它有十八個π電子，符合爾規則。。此芳香烴經X射線證明，環中碳碳鍵長幾乎相等，整個分子幾乎處于一個平面上，扭轉不大于0.1nm。說明輪內氫原子的排斥力很弱，它也具有一定的芳香性。
13. 1,3,5—環庚三烯正離子 它的環中亞甲基的碳是sp雜化的，有空的p軌道，使平面的七個碳變成環狀共軛體系，π電子數為6，符合爾規則，它有芳香性。
此外，還有同芳香性，它是指某些共軛雙鍵的環被一個或兩個CH2所隔開，這個亞甲基在環平面之外，是環上的π電子構成芳香體系。如環壬三烯陽離子有兩個亞甲基在環平面之外環平面的碳行成共軛體系，π電子數為6，符合爾規則，它有芳香性。
規則不足之處
判別環狀共軛體系芳香性的休克爾規則一般適用于單環共軛烴。對于多環共軛體系，有的適用有的不適用。例如芘(1)、蔻(2)和偶苯(3)，它們的 π電子數分別為16、24和12，都不符合休克爾規則，但它們都是芳香性的。而丁搭烯(4)、二環癸五烯(5)和辛搭烯(6)，它們的π電子數分別為6、10、14，在不考慮分子的非平面性時，它們都符合休克爾規則，似乎應該是芳香性的。但是(4)、(5)、(6)卻不是芳香烴。
休克爾規則不適用于許多含三個以上環的稠環化合物體系。例如，芘含有16個離域電子（8個鍵），含有24個離域電子（12個鍵）。盡管這些稠環化合物不符合規則，但它們都具有芳香性。事實上，休克爾規則只能在單環體系下被理論證明。
參考資料 >
追尋芳香性的大一統.worldscience.cn.2024-03-05