科学指南针-量子化学手段衡量芳香性的强弱
量子化学就化学性质上的表现而言，芳香性分子往往易进行亲电取代反应而不易发生加成及氧化反应。而另一方面，由于芳环上电子的强离域性，电子在环上的自由移动将赋予环导体性质，此时外加磁场便会类似环形线圈般产生感应电流，并产生抗磁性。
因此，对于一个稠环芳烃而言，衡量各环芳香性的强弱将对衡量各环的能量、结构、反应性及磁性质等方面至关重要。
小编过去上《高等有机化学》时，主讲老师问我们是否发现：如果以单双键交替的形式绘制一个稠环芳烃（本文以蒽为例）的结构简式（凯库勒式），分子中将有一个或多个六元环无法同时存在三根共轭双键，如下图所示。
（蒽的结构简式）
于是引申出：尽管休克尔规则告诉我们，pi电子满足“4n+2”的封闭平面共轭体系具有相应的电子稳定性（芳香性），但并五苯以上的稠环共轭体系并不稳定。1964年，出生于捷克苏德兰的化学家Erich Clar提出pi-sextet rule：在一个稠环芳烃体系所有可能的共振式中，具有最大数目孤立的芳香六元环核者最能代表整个体系的性质。换言之，决定稠环稳定性的是体系中最多不连续的单双键交替的苯环个数。
既然稠环体系内电子只能在小范围内离域，我们能否通过量子化学计算的手段衡量各环在各方面展现出的独特性质？本文将基于核独立化学位移（Nucleus-Independent Chemical Shifts, NICS）的方法衡量体系对外磁场的屏蔽行为借以衡量其芳香性。
NICS使用度（最）广，接受度（最）高，其原始定义是：环上重原子的几何中心处的各向同性化学屏蔽值的负值，以ppm为单位（http://sobereva.com/176）。1996年，P.R. Schleyer等人提出对于芳香性体系，因为外磁场导致的共轭环上的环电流产生的感生磁场一定程度上会对外磁场有抵消（屏蔽）作用，导致上述屏蔽值为正；相反的，反芳香体系环电流对外磁场的加强会使上述屏蔽值为负。
01对蒽结构优化与频率计算
我们首先在B3LYP/6-31G(d)水平下，对蒽进行结构优化与频率计算。关键字为：
opt freq b3lyp/6-31g(d) geom=connectivity em=gd3bj
得到：
输出结果的几何坐标为：
02计算并键入虚原子坐标
我们注意判别中心环和边缘环C原子的归属，分别对各个环上的C原子坐标取平均值，得到：
我们将上述原子坐标（Bq表述虚原子）向下平移1 Å后得到：
直接键入至Gaussian输入文件原子坐标的下方，
03进行NMR预测并读屏蔽值
进行NMR预测（方法选用GIAO Method），关键字为：
nmr=giao b3lyp/6-31+g(d)
从输出文件中可以找出这两个虚拟原子（环几何中心）的NMR信息：
同样地，我们可以在GaussView中打开输出文件，右键Results-NMR查看预测的谱图：
边缘环的NICS为-9.6834，中心环的NICS为-12.9015。根据NICS，由于中心环的屏蔽值更大，表明中心环的芳香性更强。（待续）
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