zuurgraad van aromatische verbindingen
maar kijk nu naar het uit deze chemische stof afgeleide anion-het ion dat zou ontstaan als deze chemische stof zich als een zuur zou gedragen en een H+ zou afgeven; dit ion wordt ook hieronder weergegeven. Merk op dat het nu zes elektronen heeft in p orbitalen loodrecht op de ring — zeer vergelijkbaar met pyrrool, hierboven. Als pyrrool aromatisch is, dan zou dit ion misschien? Ja, dat is het., Een manifestatie hiervan is dat de moederverbinding, cyclopentadieen, een vrij “sterk” zuur is-volgens de normen van H gehecht aan koolwaterstoffen. De zuurgraad van cyclopentadieen is te wijten aan de stabilisatie van het resulterende anion. Ka voor cyclopentadieen is ongeveer 10-16. Dat is zeker niet sterk in vergelijking met verbindingen algemeen besproken als zuren, maar het is 1029 keer sterker dan voor de niet-cyclische vorm van dit molecuul.
nu hebben we een verscheidenheid aan chemische soorten gezien, zowel neutrale moleculen als ionen, die aromatisch zijn., Ze hebben het gemeenschappelijke kenmerk dat ze allemaal 6 elektronen hebben in een continue lus van overlappende p-orbitalen. Blijkt dat dit nog steeds geen voldoende brede beschrijving is van wat een chemische stof aromatisch maakt.
 |
een interessant voorbeeld is 1,3,5,7-cyclooctatetraeen (vaak gewoon cyclooctatetraeen genoemd), C8H8, getoond op de links. Op het eerste gezicht lijkt het op benzeen, behalve met een grotere ring. Maar het is zeker niet aromatisch., Het chemische gedrag is wat je zou verwachten voor een alkeen, en de vorm is niet vlak, maar is “bad-vormig”, zoals rechts. |
|
het niet-aromatische karakter van cyclo-octatetraeen alleen is niet moeilijk te verklaren. Immers, als het aromatisch en vlak zou zijn, zou het bindingshoeken van 135 graden hebben. Dat is aanzienlijk meer dan de eenvoudige SP2 bindingshoek van 120 graden., Dus kunnen we suggereren dat de binding Hoek Spanning van de vlakke vorm meer dan compenseert voor elke winst als gevolg van aromaticiteit. Er is echter meer aan de hand. Blijkt dat het vrij gemakkelijk is voor cyclooctatetraeen om 2 elektronen te krijgen, die het dianion vormen, C8H82 -. Dit ion is vlak en aromatisch. Hieronder staan twee tekeningen van dit ion, gevolgd door een 3D model.,/div>
 |
 |
| cyclooctatetraene dianion, C8H82-, 3D | cyclooctatetraene, C8H8, 3D (neutral; repeated from above, for comparison of the 3D shapes of molecule and ion) |
So what do we learn from the story of cyclooctatetraene and its dianion?, Alvorens dit te overwegen, hadden al onze voorbeelden van aromaticiteit zes elektronen in de elektronlus π. Cyclooctatetraeen heeft acht, en is niet aromatisch; zijn dianion heeft tien, en is aromatisch. Het is duidelijk dat zes niet het enige toegestane getal is.
studie van vele moleculen en ionen, evenals theoretisch werk dat ver buiten onze koers ligt, hebben aangetoond dat een soort aromatisch zal zijn als er 4n+2 elektronen in een vlakke π elektronlus zitten — waarbij n een geheel getal is, beginnend met 0. (Dit staat bekend als de regel van Hückel.) 0?, Dat zou betekenen dat een π-elektronlus met twee elektronen aromatisch is. In feite is het kation afgeleid van cyclopropeen, hieronder weergegeven, ongewoon stabiel, en wordt beschouwd als aromatisch.
als een ander voorbeeld, met een grotere n, beschouw een bepaald isomeer van 18-annuleen — het isomeer met elke derde dubbele binding cis. De volgende reeks cijfers tonen drie representaties van de structuur.,
 |
 |
 |
If 18-annulene were aromatic (n=4), we might expect it to be planar. In fact, some programs will calculate a planar structure for it., De werkelijke meting laat zien dat deze zeer licht vervormd is van vlak, door de afstoting van de waterstofatomen die zich in de ring bevinden. De volgende afbeelding toont 3D representaties van beide “vormen” van 18-annuleen; ze zijn gedraaid zodat je ze “rand aan”ziet. De bovenste structuur is de vlakke vorm die men naïef zou kunnen verwachten; de andere is de licht vervormde structuur, die nauw overeenkomt met wat daadwerkelijk wordt waargenomen.,
de annuleennaam wordt algemeen gebruikt voor cyclische moleculen met wisselende enkelvoudige en dubbele bindingen. Het numerieke voorvoegsel geeft de ringgrootte aan. Benzeen kan worden beschouwd als 6-annuleen en cyclooctatetraeen als 8-annuleen. Merk op dat alle annulenen de algemene formule CxHx hebben (waarbij x Een even getal moet zijn), en dat de term op zich geen aromatisch karakter impliceert.