Ngoài những hợp chất có chứa vòng benzen còn có rất nhiều hợp chất khác cũng được gọi là hợp chất thơm mặc dầu bề ngoài chúng không giống benzen. Vậy, đặc tính chung cho tất cả các hợp chất thơm là gì?
Nếu nhìn nhận dưới góc độ thực nghiệm, các hợp chất thơm là phải là những hợp chất mà phân tử của nó phải có tính không no lớn nhưng lại không tham gia các phản ứng cộng hợp đặc trưng cho các hợp chất không no. Trái lại, chúng dễ dàng tham gia các phản ứng thế giống benzen, có độ bền cacbon so với hiđrocacbon tương ứng và có cấu tạo phẳng, có mạch vòng.
Nếu nhìn nhận dưới góc độ lý thuyết, một hợp chất thơm có các đặc điểm sau: - Là hợp chất vòng chứa một số liên kết liên hợp.
- Mỗi nguyên tử cacbon của vòng phải có orbital p không lai hoá (mỗi nguyên tử cacbon của vòng ở trạng thái lai hoá sp2 hay sp).
- Các orbital p đó song song với nhau, xen phủ nhau tạo thành vòng chung. Để đạt được điều đó, cấu trúc của vòng phải phẳng (hoặc gần phẳng).
- Sự giải toả (hay không khu trú) của các electron trong vòng phải dẫn tới việc làm giảm năng lượng electron của hệ, thường gọi là năng lượng thơm (benzen là 150 kJ/mol).
Nghiên cứu hoá học lượng tử các hợp chất vòng, E.Hucken nhận thấy các hệ thống vòng annulen và vòng tương tự có độ bền đặc biệt khi chúng có 4n + 2 electron trong vòng với n là các số tự nhiên. Năm 1931, ông công bố quy tắt mà sau này gọi là quy tắt Hucken: “Nếu số electron ở trong hệ thống vòng là 4n+2, với n là các số tự nhiên thì hệ thống đó là thơm. Hệ thống vòng có 4n electron là phản thơm.”
Quy tắt Hucken là một căn cứ quan trọng để xét các hợp chất thơm và phản thơm, trong đó cần hiểu rằng các hệ thống vòng phải xem xét có phải là vòng xem phủ các orbital p khép kín và có cấu dạng phẳng.
Dựa vào quy tắt Huycken, ta xét một số hợp chất sau đây:
( I H )+ ( I I ). ( I I I ) ( I V ) ( V ) ( V I )
- + . -
Trong các hợp chất trên đây, ta nhận thấy:
(I)-Xyclopentadienyl-cation có 4 điện tử nên không thơm. (II)-Xyclopentadienyl-radical có 5 điện tử nên không thơm. (III)-Xyclopentadienyl-anion có 5 điện tử nên không thơm.
Tương tự như vậy, trong các cấu tạo (IV, (V), và (VI) có cation (IV) có 6 điện tử nên là hợp chất thơm.