Mówiliśmy o związkach aromatycznych i antyaromatycznych, które są rozpoznawane na podstawie reguły Hückla.
W skrócie, jedyną różnicą między związkami aromatycznymi i antyaromatycznymi jest liczba elektronów, jaką posiadają w układzie sprzężonym. Wszystkie pozostałe kryteria – bycie cyklicznym, planarnym i w pełni sprzężonym – są konieczne dla obu kategorii:
Jest jeszcze trzecia klasa związków, którą musimy omówić: Są to związki niearomatyczne lub nie aromatyczne. Jak sama nazwa wskazuje, związki niearomatyczne tak naprawdę nie mają nic wspólnego z aromatycznością (no, prawie).
Na przykład, czy ten związek jest aromatyczny?
Można by się zastanowić, jak to ma być aromatyczne?
I o to chodzi, związki niearomatyczne to takie, które nie są spokrewnione ze związkami aromatycznymi i antyaromatycznymi:
W rzeczywistości, jeśli któryś z tych czynników; cykliczny, planarny, w pełni sprzężony nie pasuje – mówi się, że związek jest niearomatyczny.
Czasami jednak może to nie być takie oczywiste, ponieważ niektóre cząsteczki wyglądają jak aromatyczne lub antyaromatyczne w oparciu o czynniki wymienione powyżej.
Dobrym przykładem jest cyklooktatetraen, o którym mówiliśmy wcześniej:
Wygląda on jak idealny kandydat do miana antyaromatycznego – cykliczny, planarny, w pełni sprzężony i z 8 elektronami (wzór 4n dla związków antyaromatycznych).
Pamiętajmy jednak, co powiedzieliśmy o związkach antyaromatycznych – jeśli cząsteczka ma możliwość uniknięcia bycia antyaromatyczną, zrobi to.
Jak więc cyklooktatetraen unika bycia antyaromatycznym?
Odpowiedź brzmi: przyjmuje geometrię, która nie jest planarna (płaska):
Wiązania podwójne nie są w rezonansie, ponieważ orbitale p sąsiednich wiązań podwójnych nie mogą się nakładać. Są one jak oddzielne alkeny i dlatego cyklooktatetraen ulega regularnym reakcjom addycji elektrofilowej, które alkeny przechodzą w jeszcze niższych temperaturach, ponieważ pozbycie się wiązania podwójnego uwalnia część naprężeń związanych z tą geometrią:
Innym przykładem jest -annulen, który ma 10 elektronów π, a więc spełnia regułę Huckela 4n+2.
Jednakże jest on niearomatyczny, ponieważ nie może przyjąć geometrii planarnej. Problemem jest brak miejsca na wewnętrzne hydrogeny:
Gdyby połączyć węgle i usunąć te hydrogeny, mielibyśmy naftalen, który jest teraz planarny i jest aromatyczny:
Zauważ, że wiele związków może być niearomatycznych, bo wypadają z biznesu aromatyczno-antyaromatycznego, gdy tylko jedno z kryteriów – cykliczny, planarny, w pełni sprzężony nie jest spełnione.
Przeciwaromatyczny natomiast jest bardzo specyficzny (i bliski aromatycznemu) – musi spełniać wszystkie te kryteria, ale zamiast mieć 4n+2 elektrony, ma 4n. A to sprawia, że związki antyaromatyczne są bardzo rzadkie, ponieważ ta specyficzna kombinacja jest energetycznie niekorzystna.
Więc, podsumujmy trochę schemat identyfikowania związków aromatycznych, antyaromatycznych i niearomatycznych:
I na koniec pamiętajmy, że bycie aromatycznym nie jest warunkiem stabilności. Brak aromatu nie musi czynić cząsteczki niestabilną. I nawet jeśli mogą istnieć związki niearomatyczne, które są szczególnie stabilne, jako ogólne stwierdzenie, to tylko w odniesieniu do związków antyaromatycznych.
Poniżej znajduje się kilka przykładów do ćwiczenia określania związków jako aromatycznych, niearomatycznych lub antyaromatycznych.
Sprawdź również
- Nazwy związków aromatycznych
- Wprowadzenie do związków aromatycznych
- Benzen – struktura aromatyczna i stabilność
- Aromatyczność i reguła Huckela
- Identyfikacja związków aromatycznych, antyaromatycznych, or Nonaromatic Compounds
- Electrophilic Aromatic Substitution – The Mechanism
- Friedel-Crafts Alkylation with Practice Problems
- Friedel-Crafts Acylation with Practice Problems
- The Alkylation of Benzene by Acylation-Redukcja
- Ortho Para Meta Directors in Electrophilic Aromatic Substitution with Practice Problems
- Ortho Para and Meta in Disubstituted Benzenes
- Why Are Halogens Ortho-, Para- Dyrektorami, a jednocześnie dezaktywatorami?
- Limitations on Electrophilic Aromatic Substitution Reactions
- Orientation in Benzene Rings With More Than One Substituent
- Synthesis of Aromatic Compounds From Benzene
- Electrophilic Aromatic Substitution with Arenediazonium Salts
- Reactions at the Benzylic Position