默比乌斯体系

有机化学领域术语

默比乌斯体系这个概念来源于拓扑学中的默比乌斯带。用一条纸带将一端扭转180°，然后将两端粘接起来形成的带，即没有内面，也没有外面。人们规定轨道符号反转数（节点数）为奇数的原子轨道的环状排列体系称为默比乌斯体系。

简介

芳香过渡态理论认为，过渡态也可以像基态分子一样，分为芳香性的和反芳香性的。稳定的或芳香性的过渡态将导致活化能的降低，是允许的反应；反之，反芳香性的过渡态使活化能升高，反应是禁阻的。人们规定轨道符号反转数（节点数）为奇数的原子轨道的环状排列体系称为默比乌斯体系。在默比乌斯体系中，若含有4n个π电子，该体系是芳香性的；若含有4n+2个π电子，则该体系是反芳香性的、不稳定的。

1964 年，Heilbronner在Huckel分子轨道理论的基础上提出了“默比乌斯芳香性”。默比乌斯体系因为有着闭壳结构而稳定。近些年，人们和发现合成出具有默比乌斯芳香性的化合物。

相关研究

迷人的莫比乌斯条带吸引了研究者们大量的注意力，它是一个有趣的只有一个结的封闭条带，在19世纪末一位数学家发现了它并由此命名。大量的理论和实验研究了只有单边单面没有方向的莫比乌斯，这里莫比乌斯的拓扑特性、芳香性和磁性、周环反应选择规则等已经被研究。特别的，基于莫比乌斯体系的非线性光学性质也做了很多的研究，不同的方法用来有效的增加其非线性光学性质已经被提出来。例如、徐等人理论研究了形状和结点数对N原子取代的莫比乌斯体系一阶超极化率的影响。揭示了对于小直径的N原子取代的莫比乌斯环并苯体系，通过打开结点形成正常的环并苯能够使β0值从393增加到1049au，打开环并苯形成相应的线性的条带能够进一步提升β0值从1049到2814au。然而，在大直径的N原子取代的莫比乌斯环并苯体系中，具有一个结点的结构的β0值（60845au）大于具有三个结点的结构的β0值（24519au），它们都比正常的环并苯的β0值（4693au）要大。此外，一种新的莫比乌斯篮状分子也被关注了，和正常的没有结点的篮状分子的β0值（2836au）相比，扭转效应能够有效的增加体系的β0值（3773au）。另外，在D-π-A构架下有趣的莫比乌斯条带被用于π共轭桥来构建极好的非线性光学体系，考虑到了莫比乌斯环有4nπ电子是芳香性的，这和传统的休克尔芳香性不同。例如，当碱金属原子Li作为给电子基团来单取代莫比乌斯分子上的H原子。对比与没有掺杂的莫比乌斯分子（250au），掺杂体系的β0值增加到352 ~ 1019au。而且，通过连接给电子基团（-NH2）和吸电子基团（-NO2）来构建D-π-A构架，莫比乌斯环并苯条带的一阶超极化率能够有效的被改善（达到12467au），它比单独的莫比乌斯环并苯（只有261au）要大得多。

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