Varför är cyklopentadienanjon aromatisk men cykloheptatrienylanjon inte?
On januari 25, 2021 by adminJag kan bara inte tycka att det här räknas ut. Cyklopentadienylanjonen ( 1 ) är aromatisk, men cykloheptatrienylanjonen ( 2 ) är inte, även om dess katjon ( 3 ) är. Varför?
Svar
Det händer på grund av Huckels aromatisitetsregel. Cykloheptatrienylanjonen har 8 elektroner som översätts som 4n elektroner, inte 4n + 2 som antyds av Huckel. Om du håller på att konstruera MO för båda cyklerna kommer du att upptäcka att sätta 4n elektroner kommer att stiga i en diradisk molekyl, inte stabil som det redan låter. Ett snabbt trick för att göra det är att använda Frosts cirkel. Allt du behöver göra är att skriva in korrespondentpolygonen i en cirkel och se till att du har en topp som rör vid cirkeln så lågt som möjligt. Hörnpunkterna kommer att ge dig MO: s kvalitativa energi.
Kommentarer
- Marktillstånd O2 är en diradikal och är ganska stabil. Jag ' säger det ' är bara en form av en Jahn-Teller-förvrängning – en icke-linjär molekyl med ofullständigt fyllda degenererade orbitaler.
- Håller med. Faktum är att pseudo-Jahn-Teller-effekten finns i molekyler som cyklobutadien och förvränger geometrin från kvadrat till en rektangulär. Det kan också hända i cykloheptatrienylanjon.
- " Det händer på grund av Huckels ' s aromatisitetsregel. " Nej, det händer inte ' på grund av denna regel. Regeln är ett verktyg för att förutsäga aromaticitet / antiaromaticitet i mycket enkla system.
Svar
Aromaticitet finns när det finns är $ 4n + 2 $ (dvs. 2, 6, 10, 14 …) elektroner i ett plan, cykliskt pi-system. Plana, cykliska pi-system som har $ 4n $ (4, 8, 12, 16 …) elektroner är antiaromatiska.
När det gäller cyklopentadienylanjonen finns det 6 elektroner i pi-systemet. Detta gör det aromatiskt. Cykloheptatrienylanjonen har 8 elektroner i sitt pi-system. Detta gör den antiaromatisk och mycket instabil. Cykloheptatrienyl (tropylium) katjonen är aromatisk eftersom den också har 6 elektronik i sitt pi-system.
Svar
Cykloheptatrienylanjon (tropylium anion) har 8 pi-elektronsystem, därför måste det vara antiaromatiskt men extra ensamt par på det ena kolet skulle orsaka att kolet blev sp3-hybridiserat och placerade dessa extra elektroner i en av sp3-orbitalerna. Detta skulle göra det icke-plan och icke-aromatiskt .
Svar
Det är verkligen enkelt. Aromatiska ringar har alla sina relativt stabila elektroniska orbitaler fyllda och instabila är tomma. 4n + 2-regeln säger bara att en konjugerad ring kommer att ha ett udda antal stabila pi-orbitaler som ska fyllas, det vill säga 2n + 1-orbitaler som ska upptas av två elektroner per stycke för ett heltal n.
När du försöker sätta 4n (eller 4n + 4) elektroner i ringen som i cykloheptatrienylanjon har du fyllt och tömt tillstånd på samma energinivå, det är vad Frostcirkeln säger till dig. Ibland gör molekyler det, men de är i allmänhet inte lika stabila som vad du får med alla fyllda tillstånd långt under alla tomma. Det senare är vad rätt 4n + 2-elektronantal gör.
Lämna ett svar