缩合化学六边形复形：苯型化合物的自然推广

缩合苯型化合物（即没有任何碳原子属于三个六元环的苯型化合物）构成了多环芳烃（PAH）中最简单的一类。它们有着长久的研究历史并具有广泛的化学重要性。本文讨论了缩合苯型化合物概念在自然推广上的数学可能性，在合理且受化学与物理动机约束的限制下引向缩合化学六边形复形（CCHC）的概念。一般多边形复形是由沿某些边粘合在一起的多边形组成的拓扑结构。若多边形复形的边都不属于多于两个多边形，则称其为平的。连通的平多边形复形确定一个可定向或不可定向曲面，可能有边界。CCHC 即是这样一种连通平多边形复形：其所有多边形均为六边形，且每个顶点至多属于两个六边形面。我们证明所有 CCHC 都是 Kekulean 的，并给出基于立方图扩张（将边替换为等长线性多并苯）的一系列例子中完美匹配数的计数公式。作为对具有 CCHC 结构的分子可能稳定性的初步评估，我们对基于若干 CCHC 的分子结构进行了全电子量子化学计算，使用线性或带弯折的无支链并 fused 多并苯作为扩张基元。所考察体系按 Hückel 理论均具有闭壳层，且都对应于势能面上的极小点，从而通过了作为化学物种合理性的最基本检验。