完全なベンゼノイド炭化水素のトポロジーリング電流とクラールセクステットIリングが18未満の構造

「完全なベンゼノイド炭化水素」と呼ばれる共役システムの非常に特別なファミリーには、すべてのリングが「完全」または「空」のいずれかに分類されるユニークなクラール構造があることはよく知られています。この作業では、2ダース以上のそのような構造におけるπ電子環流が、準グラフ理論的、パラメーターフリーのヒュッケル - ロンドンポプル - マクウィーニー（HLPM）メソッドによって計算されます。ベンゼノイド炭化水素の場合、そのような「トポロジー」リング電流の計算値は、問題のシステムの炭素炭素接続のみに依存します。17のリングを含む特定の完全なベンゼノイド炭化水素が調べられるまで、フルリングのすべての環電流はベンゼンの環電流よりも強度が大きいことがわかりますが、空のリングのそのような電流はベンゼン値よりも小さくなります。「巨大な」完全なベンゼノイド構造が考慮されると、この区別が崩壊する可能性があることを示しています。これらの結論は、化学的直感、NICS計算による耳の芳香族の六重断端を調べる以前の研究、および完全なベンゼノイド炭化水素におけるπ電子電流流量のパターンの以前の定性的ab initio予測と一致しています。

It is well-known that the very special family of conjugated systems described as "fully benzenoid hydrocarbons" have a unique Clar structure that causes all of their rings to be classified as either "full" or "empty". In this work, π-electron ring-currents in more than two dozen such structures are calculated by means of the quasi-graph-theoretical, parameter-free Hückel-London-Pople-McWeeny (HLPM) method. In the case of benzenoid hydrocarbons, the calculated values of such "topological" ring-currents depend on only the carbon-carbon connectivity of the system in question. It is found that, until a certain fully benzenoid hydrocarbon comprising 17 rings is examined, all ring currents in full rings are seen to be larger in intensity than the ring current in benzene, while such currents in empty rings are smaller than the benzene value. There is an indication that this distinction might break down when "giant" fully benzenoid structures are considered. These conclusions are consistent with chemical intuition, with earlier studies examining Clar aromatic sextets by means of NICS calculations, and with previous qualitative ab initio predictions of the patterns of π-electron current-flow in the fully benzenoid hydrocarbons.