Aromatičnost: Razlika med redakcijama

Izbrisana vsebina Dodana vsebina
Octopus (pogovor | prispevki)
Zgodovina
Octopus (pogovor | prispevki)
Lastnosti
Vrstica 20:
Zgradbo 1,3,5-cikloheksatriena je benzenu prvi pripisal [[Friedrich August Kekulé]] leta [[1865]]. V naslednjih nekaj desetletjih je večina kemikov prelagano strukturo sprejela, ker je ustrezala večini takrat znanih [[izomerija|izomerij]] v kemiji aromatov. Edino odprto vprašanje, na katero niso znali odgovoriti, je bila benzenova izredna nereaktivnost v [[adicija|adicijskih reakcijah]]. Odkritelj elektrona [[Joseph John Thomson]], na primer, je v letih [[1897]]-[[1906]] med ogljikove atome v benzenu postavljal tri ekvivalentne elektrone.
 
[[Image:benzene circle.png|rightleft|alternative representation]]
Razlago izjemne stabilnosti benzena se običajno pripisuje [[seznam angleških kemikov|angleškemu kemiku]] in [[Nobelova nagrada za kemijo|Nobelovemu nagrajencu]] [[Robert Robinson (znanstvenik)|Robertu Robinsonu]], ki je leta [[1925]]<ref>"CCXI.—Polynuclear heterocyclic aromatic types. Part II. Some anhydronium bases" James Wilson Armit and Robert Robinson ''Journal of the Chemical Society, Transactions'', '''1925''', 127, 1604–1618 [http://dx.doi.org/10.1039/CT9252701604 Abstract].</ref> skoval izraz ''aromatski sekstet'' za skupino šestih elektronov, ki se upirajo ločitvi.
 
Vrstica 28:
 
Kvantno mehansko poreklo stabilnosti ali aromatičnosti je prvi modeliral [[Erich Hückel]] leta [[1931]]. Hückel je bil tudi prvi, ki je vezne elektrone razdelil na σ in π elektrone.
 
==Lastnosti aromatskih (arilnih) spojin==
Aromatske spojine vsebujejo niz [[kovalentna vez|kovalentnih vezi]] s specifičnimi lastnostmi. Spojine imajo
 
* delokaliziran konjugiran π sistem, v katerem se najpogosteje izmenjujejo enojne in dvojne vezi,
* koplanarno zgradbo z vsemi atomi v isti ravnini,
* sodelujoči atomi so razporejeni v enem ali večih obročih,
* število π delokaliziranih elektronov je parno, vendar ni deljivo s 4. Število π elektronov je torej enako 4n+2, pri čemer je n=0,1,2,3 itd. Zakonitost je znana kot [[Hückelovo pravilo]].
 
Primer: benzen je aromat, ker ima 6 π delokaliziranih elektronov iz treh dvojnih vezi, [[ciklobutadien]] pa to ni, ker ima samo 4 π elektrone, kar je seveda deljivo s 4. Ciklobutadienov 2- ion je aromat, ker ima 6 π elektronov.
 
[[Slika:Furan chemical structure.png‎|thumb|left|Različni prikazi molekule furana.]]
Atom v aromatskem sistemu ima lahko še druge elektrone, ki niso del aromatskega sistema in zato ne spadajo v pravilo 4n+2. Takšen primer je kisikov atom v [[furan]]u, ki je sp<sup>2</sup> hibridiziran. En nevezni elektronski par sodeluje v π sistemu, drug par pa je v ravnini obroča, enako kot atomi vodika v skupinah C-H na drugih položajih v obroču. Število π elektronov je enako 6, zato je furan aromatska spojina.
 
Za aromatske molekule je značilna velika kemijska stabilnost v primerjavi s podobnimi nearomatskimi molekulami, zato molekule, ki bi lahko bile aromatske, težijo k temu, da bi spremenile svojo elektronsko ali konformacijsko strukturo in to postale. Dodatna stabilnost spremeni kemijo molekule: aromatske spojine so podvržene elektrofilnim aromatskim substitucijam in nukleofilnim aromatskim substitucijam, elektrofilnim adicijam, ki so značilne za dvojno vez C=C, pa ne.
 
Mnoge zgodaj znane aromatske spojine, na primer [[benzen]] in [[toluen]], imajo značilen prijeten [[vonj]]. Ta njihova lastnost je pripeljala do imena ''aromati'', ki velja za celo skupino spojin, po odkritju elektronov pa do izraza ''aromatičnost'', ki velja za njihove elektronske lastnosti.
 
[[Slika:Aromatic-ring-current-2.png|thumb|right|200px|Shematski prikaz aromatskega obročnega toka. ''B<sub>0</sub>'' je gostota vsiljenega [[magnetno polje|magnetnega polja]], ki je usmerjena kot kaže rdeča puščica. Oranžni krog kaže smer obročnega toka, vijolična kroga pa smer [[indukcija|induciranega]] magnetnega polja.]]
 
Krožeči π elektroni v aromatski molekuli povzročajo [[Obročni tok|obročne tokove]], ki se upirajo vsiljenemu magnetnemu polju v [[NMR]]. NMR signali [[proton]]ov na ravnini aromatskega obroča so pomaknjeni po polju mnogo bolj navzdol kot signali protonov nearomatskih sp<sup>2</sup> ogljikov. Ta pojav je pomemben za odkrivanje aromatičnosti. Enak mehanizem povzroči, da so signali protonov, ki so bliže središča obroča, pomaknjeni po polju navzgor.
 
Aromatske molekule so sposobne med seboj delovati v tako imenovanem π-π skladanju ([[angleščina|angleško]]: ''π-π stacking''): π sistemi tvorijo dva vzporedna obroča, ki sta orientirana v smeri ravnina-ravnina. Aromatske spojine medsebojno delujejo tudi v smeri ravnina-rob, ker se rahlo pozitivni naboj substituent na atomih v obroču in rahlo negativni naboj aromatskega sistema sosednje molekule rahlo privlačita.
 
[[Slika:Cyclooctatetraene.png|left|thumb|80px|Ciklooktatetraen.]]
Planarne monociklične molekule, ki vsebujejo 4n π elektronov se imenujejo [[antiaromatičnost|antiaromatske]] in so, na splošno, destabilizirane. Molekule, ki bi morale biti antiaromatske, se zato želijo temu izogniti in težijo k spremembi svoje elektronske ali konformacijske zgradbe, tako da postanejo nearomatske. Primer takšne molekule je [[cikooktatetraen]], ki se odmakne od ravnine in pretrga prekrivanje π elektronov med sosednjima dvojnima vezema.
 
==Reference==