Fråga:
Är pyren aromatisk trots att Hückels styre misslyckats?
Dissenter
2014-09-22 05:17:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pyren verkar inte vara aromatisk. Källor hävdar dock att det är aromatiskt.
Lewis structure of pyrene

Överväganden:

  1. Pyren är cykliskt. ✓
  2. Pyrenén är plan (plan). ✓
  3. Pyrene har 16 π elektroner.
  4. Varje atom i pyrenens ringstruktur är $ \ ce {sp ^ 2} $ hybridiserad. ✓

Problemet är att pyren misslyckas med $ 4n + 2 $ -regeln. $ 4n + 2 \ neq 16 $ där $ n $ är ett heltal.

Något får mig att misstänka att Hückels styre är en överförenkling här. Eller är pyren verkligen icke-aromatisk?

medan pyren är formellt aromatisk (dvs har ringström), reagerar den mest som dien med isolerade dubbelbindningar.
Jag antar att den bättre definierande egenskapen hos en aromatisk förening är dess svar på magnetfältet som används i NMR-spektroskopi. Om en förening producerar en aromatisk ringström som ett resultat av induktion på grund av det applicerade magnetfältet, kan den kategoriseras som aromatisk.
Fem svar:
Geoff Hutchison
2014-09-22 05:50:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

För att klargöra @ rons poäng är den allmänna "keminformatik" -regeln för att härleda aromatiska smält-ringssystem om det finns en sökväg (vanligtvis den perifera) som uppfyller $ 4n + 2 $:

Så för naftalen:

naphthalene

De fet bindningarna ger dig en ringväg på $ \ mathrm {sp ^ 2 } $ kol med 10 π elektroner, så det är aromatiskt. Det finns några argument om huruvida den centrala bindningen är aromatisk eller inte. (Jag säger baloney, men det är rättvist att säga att aromatiskt genererar många argument.)

pyrene

Så ja, fet sökväg ger dig 14 π elektroner för en $ 4n + 2 $ bana. Återigen har jag hört folk säga att de två centrala kolerna inte är aromatiska. (IIRC, $ \ ce {^ 13C} $ NMR håller inte med.)

Jag skrev koden för Open Babel och bortsett från några knepiga kväve-heteroaromatiska ringar, matchar denna regel generellt den kemiska verkligheten. (Ställer undan frågan om de inre kolerna.)

Jag tror att en annan ganska säker regel är "om ett smält aromatiskt system består av individuellt aromatiska ringar, bibehålls aromatisiteten."

Vad är debatten om det centrala bandet?
@Dissenter är utanför kemins huvudström, men eftersom inkludering av den centrala bindningen skulle göra 16 $ \ pi $ -elektroner är vissa keminformatikfrågor om den bindningen verkligen "i" det aromatiska systemet. Som jag sa ovan tror jag att det är baloney - de flesta experimentella eller beräkningsdefinitioner av aromatiskt skulle indikera aromatiska kol där. Vissa människor är alldeles för bundna till Hückel - men fråga dem om $ \ ce {C60} $. Heh.
C60 är aromatisk? @GeoffHutchinson
Jag skulle säga det, men det är en helt annan debatt.
Jag älskar absolut det uttalande du ger i kommentaren och jag uppmuntrar dig att inkludera det i ditt svar. Jag tror att det finns ganska vanliga missuppfattningar, att bara Hückel-aromater egentligen är aromatiska system. Men du har naturligtvis rätt, aromatisering genererar många argument.
ron
2014-09-22 05:29:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pyren är aromatisk. Hückels $ 4n + 2 $ -regel fungerar bäst med monocykliska ringsystem. Om man tittar på följande resonansstruktur för pyren med en central dubbelbindning har den monocykliska periferin 14 π elektroner (ignorerar den gråtonade centrala dubbelbindningen), men det är en rationalisering.

Periphery of pyrene

Icke desto mindre genomgår pyren reaktioner som är karakteristiska för aromatiska system och har ringströmmar som förväntas från aromatiska system.

Antyder det att det konjugerade pi-systemet inte involverar den centrala dubbelbindningen? @ron
Korrekt, med andra ord, pyren blir 14-annulen. Men som jag sa ovan är detta en efterföljande rationalisering. 4n + 2-regeln var egentligen tänkt att tillämpas på monocykliska pi-system. Du stöter på problem när den utökas utöver den ursprungligen avsedda användningen.
Vad händer om du ritade resonansstrukturer? Det centrala bandet försvinner sedan.
LDC3
2014-09-22 05:49:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

enter image description here
Dessa är båda aromatiska, men bara en är platt.

Tillagt:
Molekylen till höger är inte platt på grund av att de två väten överlappar varandra.

Den högra föreningen kallas ofta [5] helicene.
@GeoffHutchison låter inte platt för mig då!
De interna H-atomerna tvingar icke-planaritet. [Helicenes] (http://en.wikipedia.org/wiki/Helicene) är coola föreningar, eftersom de vanligtvis är kirala och kan lösas.
Detta är inte ett svar, det är bara ett orelaterat utdrag.
Varför skickar du frågesport som svar på en mycket löst relaterad fråga? (båda molekylerna uppfyller Hückel-regeln; lätt böjd bensen är fortfarande aromatisk).
@mykhal De kan inte uppfylla Hückels regler, dessa är inte monocykler.
@mykhal Mitt mål var att få människor att tänka. Kan du ha förklarat varför den andra molekylen inte var platt innan du läste resten?
@LDC3 Jag lutar mig på sidan av att detta inte är ett svar, som andra har gjort. Jag vill dock bevara innehållet. Finns det något sätt du kan lägga om som en kommentar med en länk till bilden?
Jonathon
2015-09-20 07:35:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Även om de föregående svaren är korrekta för att indikera att pyren har aromatisitet, är de ofta korrekta av fel anledning. Det rätta sättet att bryta ner aromatisiteten i pyren är att göra så många Clar-sextetter som möjligt. Clar sextexts är uppsättningar med sex elektroner som cykliskt avlokaliseras. Det finns två unika sätt att rita Clar-sextetterna i pyren.

Pyrene Clar sextets Alternative pyrene Clar sextets

Den första ritningen visar två Clar-sextetter, medan den andra bara har en, och därmed borde vara mindre gynnad. Om vi ​​utför NICS-beräkningar för att avgöra var avlokaliseringen sker, ser vi mer avlokalisering i ringar A och D än i ringar B och C.

Detta kan utökas ytterligare till andra system såsom pentasen, som visar ett mycket lägre singlet-triplettgap än många andra organiska molekyler tack vare att tripletten har två stabiliserande Clar-sextetter.

Pentacene Clar sextets Triplet pentacene Clar sextets

För en mer fullständig beskrivning av Clar-sextetter och aromatiskt skulle jag rekommendera en artikel av Portella et al. 1 Dessutom, som andra har nämnt, när det går över till 3D kan det bli konstigt.

  1. Portella, G .; Poater, J .; Solà, M. Bedömning av Clars aromatiska π-sextetregel med hjälp av PDI, NICS och HOMA-indikatorer för lokal aromatisitet. J. Phys. Org. Chem. 2005, 18 (8), 785–791. DOI: 10.1002 / poc.938.
Jag insåg i mitt svar att jag inte gav min aktiekommentar om "många definitioner av aromatisitet." Jag *** gillar *** Clars sextetter med aromatiska kolväten. Mitt enda problem är att när jag har tagit upp dem i klasser förstärker det den falska kopplingen mellan "bensen" och aromatisitet.
Trevligt, men kan Mr Clar göra sina sextetter i [cyclooctateraenediide] (https://en.wikipedia.org/wiki/Dipotassium_cyclooctatetraenide)?
LDC3
2014-09-22 05:27:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Enligt Wikipedia:

Hückels regel gäller inte för många föreningar som innehåller mer än tre smälta aromatiska kärnor på ett cykliskt sätt. Till exempel innehåller pyren 16 konjugerade elektroner (8 bindningar) och koronen innehåller 24 konjugerade elektroner (12 bindningar). Båda dessa polycykliska molekyler är aromatiska, även om de inte uppfyller 4n + 2-regeln. Hückels regel kan faktiskt bara motiveras teoretiskt för monocykliska system.



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...