Los compuestos aromáticos comprenden una clase de hidrocarburos que incluyen un anillo de carbono insaturado de seis miembros en el que los electrones de valencia del enlace pi están completamente deslocalizados o conjugados. Estos compuestos son estables y abundantes tanto en forma natural como sintética. El más simple de los compuestos aromáticos es el benceno (C6H6), un carcinógeno inflamable, pero una sustancia química de importancia industrial. El nombre aromático se basa en los fuertes aromas de muchos de los compuestos aromáticos más grandes. Los diamantes y el grafito, aunque no se consideran compuestos aromáticos, demuestran compartir electrones deslocalizados en distancias atómicas muy largas.
El enlace covalente carbono-carbono, la base de la química orgánica, comparte dos electrones entre dos átomos de carbono adyacentes como un enlace sencillo, o cuatro electrones entre dos carbonos en un enlace doble. Un sistema conjugado tiene una serie de enlaces simples y dobles alternos que pueden estar representados por dos o más estructuras de Lewis. La conjugación o resonancia se produce cuando hay orbitales p o orbitales d disponibles en compuestos de mayor peso molecular, en los que se esparcen los electrones de valencia disponibles. La conjugación puede ocurrir en configuraciones lineales, ramificadas o cíclicas entre enlaces de átomos de carbono, oxígeno o nitrógeno.
La aromaticidad ocurre cuando los electrones en la cadena de carbono están aún más deslocalizados al formar un anillo de seis carbonos con el equivalente a tres de cada uno de los enlaces simples y dobles alternos. Si el benceno se comportara como una molécula con tres enlaces dobles, los químicos esperarían que los enlaces dobles de la molécula fueran más cortos que los enlaces simples, pero las longitudes de los enlaces de carbono del benceno son todas iguales y coplanares. El benceno y otros compuestos aromáticos no experimentan reacciones de adición como lo hacen los alquenos. Los alquenos agregan grupos a través de sus dobles enlaces, mientras que los compuestos aromáticos sustituyen un átomo de hidrógeno por un grupo.
La energía liberada cuando el ciclohexeno se hidrogena a ciclohexadieno mediante la adición de hidrógeno al doble enlace es de 28.6 kcal por mol. La hidrogenación del ciclohexadieno con dos dobles enlaces libera 55.4 kcal / mol o 27.7 kcal por mol de H2. El benceno libera 49.8 kcal por mol o 16.6 kcal por mol de H2 tras la hidrogenación completa. El valor notablemente bajo es una medida de la estabilidad de la estructura aromática.
Los químicos explican la morfología plana del benceno, las longitudes iguales de los enlaces de carbono y la baja energía de sus dobles enlaces concluyendo que los orbitales 2p se distribuyen en los seis carbonos. Los orbitales pi deslocalizados se visualizan formando un toro por encima y por debajo del plano del anillo del esqueleto de carbono. Esta configuración explica todas sus características y apoya el concepto de orbitales pi compartidos en otros sistemas conjugados.
Los compuestos aromáticos a menudo ejercen una presión de vapor y muchas de las moléculas gaseosas son detectables por la nariz humana. La corteza de canela, las hojas de gaulteria y las vainas de vainilla tienen compuestos aromáticos que los humanos pueden oler. La síntesis de estos o compuestos similares también es la base de los aromatizantes alimentarios artificiales.
Algunos compuestos aromáticos muy interesantes consisten en estructuras policíclicas que comparten uno o más lados del anillo de carbono de seis miembros con un anillo de carbono contiguo. El naftaleno (C10H8) tiene dos anillos de benceno unidos; tres anillos unidos linealmente se denominan antraceno (C14H10), mientras que seis anillos de benceno en un círculo, con un nivel muy alto de deslocalización de electrones, se denominan hexhelicene (C26H16). Con el aumento en el número de anillos, la relación de hidrógeno a carbono disminuye, el material se vuelve más estable, más duro y aumenta el punto de fusión. A medida que la relación se acerca a cero, el compuesto es esencialmente otra forma de carbono. El grafito consiste en láminas de estructuras de anillo deslocalizadas con átomos de carbono hibridados sp2 y los diamantes se hibridan sp3 en estructuras tridimensionales interconectadas en forma de jaula, todo debido a la aromaticidad.