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Aromaticità e composti non aromatici e antiaromatici in JSmol

L’aromaticità è una proprietà associata ad una stabilità maggiore di certi tipi di sistema Pgreca, e nasce fondamentalmente dal fatto di avere il massimo numero di elettroni Pgreca in orbitali di legame. Questa proprietà non è caratteristica solo del benzene, oppure di composti idrocarburici ciclici a sei atomi, bensì anche di altre molecole. Essa associa una maggiore stabilità termodinamica a struttura di risonanza delocalizzata, stabilità che modera e cambia la reattività di questi composti rispetto agli alcheni tanto da farlo considerare un nuovo gruppo funzionale. Tale gruppo ha la capacità di modificare anche il comportamento chimico di eventuali altri gruppi ad esso direttamente legati.

Ci sono quattro criteri che devono essere verificati su un sistema Pgreca perchè possa essere considerato aromatico.

  1. Deve essere un sistema di doppi legami coniugati in cui tutti gli atomi siano ibridizzati sp2 o sp.
  2. Deve essere un sistema ciclico
  3. La struttura deve essere planare per permetter una buona sovrapposizione tra gli orbitali atomici p
  4. Deve essere verificata la regola di Huckel che assegna 4n+2 elettroni, dove n è dato da un numero intero che varia da 0 in poi.

Un sistema per essere aromatico deve verificare tutti e quattro questi vincoli.

Sistemi ciclici coniugati che abbiano invece 4n elettroni Pgreca (4, 8, 12 …elettroni) non solo non sono aromatici ma sono anche meno stabili e più reattivi di quanto atteso. Di seguito è presentato il grafico degli Orbitali molecolari di alcuni sistemi ciclici Pgreca.

La molecola del 1,3,5,7-cyclooctatetraene è presente in due conformazioni: una non è planare ed adotta una conformazione a tubo; si comporta chimicamente come un alchene; per idrogenazione completa forma il cicloottano. L’altra è planare ed è antiaromatica e si comporta anch’essa come un alchene.

Il ciclobutadiene in realtà non è mai stato isolato e se ne è verificata la presenza solo in fase gassosa.

Si noti come nei sistemi del ciclobutadiene e del cicloottatriene vi siano due elettroni spaiati che hanno un’energia pari agli orbitali P di partenza. Molecole simili sono definite ANTIAROMATICHE.


e. Queste molecole sono il riferimento per la reattività dei successivi.

Il avendo due elettroni spaiati, si comporta come molecola antiaromatica, molto meno stabile del diene di partenza. In effetti il ciclobutadiene non è stabile. Se invece leghiamo quattro gruppi terz Butile, , si impedisce che i due elettroni spaiati siano disponibili verso altri reagenti e la molecola diventa stabile.Il cicloottariene ha due isomeri, uno a forma tubolare, l’altro a forma planare. Entrambe queste due molecole hanno una bassa stabilizzazione termodinamica e si comportano come degli alcheni

pinostriccoli

Docente di Chimica nell'ITIS Galilei di Altamura