Was bedeutet“ aromatisch “ wirklich?

Säuregehalt aromatischer Verbindungen

Aber schauen Sie sich nun das von dieser Chemikalie abgeleitete Anion an – das Ion, das entstehen würde, wenn sich diese Chemikalie als Säure verhält und ein H+ abgibt; Dieses Ion wird auch unten gezeigt. Beachten Sie, dass es jetzt sechs Elektronen in p-Orbitalen senkrecht zum Ring hat-sehr ähnlich zu Pyrrol, oben. Wenn Pyrrole aromatisch ist, sollte dieses Ion vielleicht sein? Ja, das ist es., Eine Manifestation davon ist, dass die Mutterverbindung, Cyclopentadien, eine ziemlich „starke“ Säure ist-nach den Standards von H, die an Kohlenwasserstoffe gebunden sind. Der Säuregehalt von Cyclopentadien beruht auf der Stabilisierung des resultierenden Anions. Ka für Cyclopentadien ist etwa 10-16. Das ist sicherlich nicht stark im Vergleich zu Verbindungen, die üblicherweise als Säuren diskutiert werden, aber es ist 1029 mal stärker als für die nichtzyklische Form dieses Moleküls.

Jetzt haben wir eine Vielzahl von chemischen Spezies gesehen, sowohl neutrale Moleküle als auch Ionen, die aromatisch sind., Sie teilen das gemeinsame Merkmal, dass sie alle 6 Elektronen in einer kontinuierlichen Schleife überlappender p-Orbitale haben. Es stellt sich heraus, dass dies immer noch keine ausreichend breite Beschreibung dessen ist, was eine Chemikalie aromatisch macht.

Ein Interessantes Beispiel ist 1,3,5,7-cyclooctatetraene (oft einfach als cyclooctatetraene), C8H8, gezeigt auf der linken Seite. Auf den ersten Blick scheint es Benzol ähnlich zu sein, außer mit einem größeren Ring. Aber es ist definitiv nicht aromatisch., Sein chemisches Verhalten ist das, was man von einem Alken erwarten würde, und seine Form ist nicht planar, sondern „wannenförmig“, wie rechts gezeigt.

Nun, die nicht-aromatischen Charakter des cyclooctatetraene allein ist nicht allzu schwer zu erklären. Wenn es aromatisch und planar wäre, hätte es einen Winkel von 135 Grad. Das ist deutlich mehr als der einfache sp2-Bondwinkel von 120 Grad., Wir könnten also vorschlagen, dass die Bindungswinkeldehnung der planaren Form jeden Gewinn aufgrund von Aromatizität mehr als ausgleicht. Es gibt jedoch mehr zu der Geschichte. Es stellt sich heraus, dass es für Cyclooctatetraen ziemlich einfach ist, 2 Elektronen zu gewinnen, die das Dianion bilden, C8H82-. Dieses Ion ist planar und aromatisch. Zwei Zeichnungen dieses Ions sind unten, gefolgt von einem 3D-Modell.,/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?, Zuvor hatten alle unsere Beispiele für Aromatizität sechs Elektronen in der π-Elektronenschleife. Cyclooctatetraen hat acht und ist nicht aromatisch; sein Dianion hat zehn und ist aromatisch. Sechs ist also nicht die einzige erlaubte Zahl.

Die Untersuchung vieler Moleküle und Ionen sowie theoretische Arbeiten, die weit über unseren Kurs hinausgehen, haben gezeigt, dass eine Spezies aromatisch sein wird, wenn sich 4n+2 Elektronen in einer planaren π-Elektronenschleife befinden-wobei n eine ganze Zahl ist, beginnend mit 0. (Dies wird als Hückels Regel bezeichnet.) 0?, Das würde bedeuten, dass eine π-Elektronen-Schleife mit zwei Elektronen aromatisch. Tatsächlich ist das aus Cyclopropen abgeleitete Kation, wie unten gezeigt, ungewöhnlich stabil und gilt als aromatisch.

Betrachten Sie als weiteres Beispiel bei einem größeren n ein bestimmtes Isomer von 18-Annullen-das Isomer mit jeder dritten Doppelbindung cis. Der folgende Satz von Zahlen zeigt drei Darstellungen seiner Struktur.,

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., Tatsächliche messung zeigt, dass ist sehr leicht verzerrt von planaren, aufgrund der abstoßung der hydrogene, die sind innerhalb der ring. Die folgende Abbildung zeigt 3D-Darstellungen beider “ Formen „von 18-annulene; sie wurden gedreht, so dass Sie sie“edge on“ sehen. Die obere Struktur ist die planare Form, die man naiv erwarten könnte; die andere ist die leicht verzerrte Struktur, die genau dem entspricht, was tatsächlich beobachtet wird.,

Der annulene name ist allgemein verwendet für zyklische Moleküle mit alternierenden Einzel-und Doppelbindungen. Das numerische Präfix gibt die Ringgröße an. Benzol könnte als 6-Annulen und Cyclooctatetraen als 8-Annulen betrachtet werden. Beachten Sie, dass alle Annulene die allgemeine Formel CxHx haben (wobei x eine gerade Zahl sein muss) und dass der Begriff an sich kein Zeichen impliziert.