שְׁאֵלָה:
האם פירן הוא ארומטי למרות כישלונו של האקל?
Dissenter
2014-09-22 05:17:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

נראה כי פירנה אינה ארומטית. עם זאת, מקורות טוענים שהוא ארומטי.
Lewis structure of pyrene

שיקולים:

  1. פירנה היא מחזורית. ✓
  2. פירנה שטוחה (מישורית). ✓
  3. בפירנה יש 16 π אלקטרונים.
  4. כל אטום במבנה הטבעת של פירן הוא $ \ ce {sp ^ 2} $ הכלאה. ✓

הבעיה היא שפירין נכשל בכלל $ 4n + 2 $. $ 4n + 2 \ neq 16 $ כאשר $ n $ הוא מספר שלם.

משהו גורם לי לחשוד כי שלטונו של הוקל הוא כאן פשטנות יתר. או שמא פירין הוא אכן לא ארומטי?

בעוד הפירין הוא ארומטי באופן רשמי (כלומר יש לו זרם טבעתי), הוא מגיב בעיקר כמו דיאן עם קשרים כפולים מבודדים.
אני מניח שהמאפיין המגדיר טוב יותר של תרכובת ארומטית הוא תגובתה לשדה המגנטי המשמש בספקטרוסקופיית NMR. אם תרכובת מייצרת זרם טבעתי ארומטי כתוצאה מאינדוקציה עקב השדה המגנטי המופעל, אז ניתן לסווג אותו כארומטי.
חָמֵשׁ תשובות:
Geoff Hutchison
2014-09-22 05:50:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

כדי להבהיר את הנקודה של @ ron, הכלל "כימי-אינפורמטיקה" הכללי להסקת מערכות טבעות התמזגו ארומטיות הוא האם יש נתיב אחד (בדרך כלל היקפי) המספק 4 $ $ + 2 $:

אז עבור נפטלין:

naphthalene

קשרים ה מודגשים נותנים לך נתיב טבעת של $ \ mathrm {sp ^ 2 } $ פחמנים עם 10 אלקטרונים π, אז זה ארומטי. יש כמה ויכוחים בשאלה אם הקשר המרכזי הוא ארומטי או לא. (אני אומר בלוני, אבל זה הוגן לומר שהארומטיות מייצרת הרבה ויכוחים.)

pyrene

אז כן, הנתיב ל מודגש אלקטרונים π עבור נתיב $ 4n + 2 $. שוב שמעתי אנשים אומרים ששני הפחמנים המרכזיים אינם ארומטיים. (IIRC, $ \ ce {^ 13C} $ NMR לא מסכים.)

כתבתי את הקוד עבור בבל פתוחה ומלבד כמה טבעות חנקן-הטרואורומטיות מסובכות, כלל זה תואם בדרך כלל את המציאות הכימית. (מבטל את שאלת הפחמנים הפנימיים.)

אני חושב שכל כלל בטוח למדי הוא "אם מערכת ארומטית ממוזגת מורכבת מטבעות ארומטיות בנפרד, הארומטיות נשמרת."

מה הוויכוח על הקשר המרכזי?
@Dissenter הוא מחוץ למיינסטרים של הכימיה, אך מכיוון שכלל הקשר המרכזי יגרום ל 16 $ \ pi $ אלקטרונים, יש אנשים שכימי אינפורמטיקה שאלה של הקשר הזה הם באמת "במערכת" הארומטית. כפי שאמרתי לעיל, אני חושב שזה בלוני - רוב ההגדרות הניסיוניות או החישוביות של ארומטיות יעידו על פחמנים ארומטיים שם. יש אנשים שקשורים יותר מדי להוקל - אבל שאלו אותם לגבי $ \ ce {C60} $. היי.
C60 הוא ארומטי? @GeoffHutchinson
הייתי אומר זאת, אבל זה דיון אחר לגמרי.
אני ממש אוהב את ההצהרה שאתה נותן בתגובה ואני מעודד אותך לכלול אותה בתשובתך. אני מאמין שיש תפיסות מוטעות נפוצות למדי, שרק הארומטים של Hückel הם למעשה מערכות ארומטיות. אבל אתה כמובן צודק, הארומטיות מייצרת הרבה ויכוחים.
ron
2014-09-22 05:29:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

פירנה היא ארומטית. כלל Hückel $ 4n + 2 $ עובד הכי טוב עם מערכות טבעות חד-מחזוריות. אם אתה מסתכל על מבנה התהודה הבא לפירין עם קשר כפול מרכזי, בפריפריה החד-מחזורית יש 14 אלקטרונים π (תוך התעלמות מהקשר הכפול המרכזי האפור), אך זו רציונליזציה.

Periphery of pyrene

עם זאת, פירן עובר תגובות האופייניות למערכות ארומטיות ויש לו זרמי טבעת הצפויים ממערכות ארומטיות.

האם זה מרמז שמערכת ה- pi המצומדת אינה כוללת את הקשר הכפול המרכזי? @ron
נכון, במילים אחרות, פירן הופך ל- 14-annulene. אך כפי שאמרתי לעיל, זהו רציונליזציה לאחר מעשה. הכלל 4n + 2 נועד באמת להחיל על מערכות pi חד-מחזוריות. אתה נתקל בבעיות כאשר הוא מורחב מעבר לשימושו במקור.
מה אם תצייר מבני תהודה? הקשר המרכזי אז נעלם.
LDC3
2014-09-22 05:49:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

enter image description here
שניהם ארומטיים, אך רק אחד שטוח.

נוסף:
המולקולה בצד ימין אינה שטוחה בגלל שני המימנים החופפים.

המתחם הימני נקרא לעתים קרובות [5] הליקין.
@GeoffHutchison לא נשמע לי שטוח אז!
אטומי H הפנימיים מכריחים אי-מישוריות. [המסוקים] (http://en.wikipedia.org/wiki/Helicene) הם תרכובות מגניבות, מכיוון שהם בדרך כלל כיראליים וניתן לפתור אותם.
זו לא תשובה, זה פשוט קטע שאינו קשור.
מדוע אתה מפרסם חידון כתשובה לשאלה שקשורה מאוד לרופף? (שתי המולקולות מספקות את כלל Hückel; בנזן כפוף מעט עדיין ארומטי).
@mykhal הם לא יכולים לספק את הכללים של Hückel, אלה אינם חד-מחזוריים.
@mykhal המטרה שלי הייתה לגרום לאנשים לחשוב. היית יכול להסביר מדוע המולקולה השנייה לא הייתה שטוחה לפני שקראת את השאר?
@LDC3 אני נשען על הצד שאינו תשובה, כמו שאחרים קיבלו. ברצוני לשמור על התוכן. האם יש איזושהי דרך שתוכל לפרסם מחדש כהערה עם קישור לתמונה?
Jonathon
2015-09-20 07:35:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

התשובות הקודמות אמנם נכונות בכך שהן מציינות שלפירנה יש ארומטיות, אך לעתים קרובות הן נכונות מהסיבה הלא נכונה. הדרך הנכונה לפרק את הארומטיות בפירין היא להפוך את הסקטטות הכי קלאר שאפשר. טקסים קלאריים הם סטים של שישה אלקטרונים המוקדים מחזור. ישנן שתי דרכים ייחודיות לצייר את הסקסטות של קלאר בפירין.

Pyrene Clar sextets Alternative pyrene Clar sextets

הציור הראשון מציג שני טקסטים של קלאר, ואילו בשני יש רק אחד, ולכן צריך להיות פחות מועדף. אם אנו מבצעים חישובי NICS כדי לקבוע היכן מתרחש המיקום מחדש, אנו רואים יותר מיקומים בטבעות A ו- D מאשר בטבעות B ו- C.

ניתן להרחיב זאת למערכות אחרות. כגון pentacene, המציג פער שלישיות נמוך יותר בהרבה מאשר מולקולות אורגניות רבות אחרות בזכות השלשה שיש לה שני sextets Clar מייצבים.

Pentacene Clar sextets Triplet pentacene Clar sextets

לתיאור מלא יותר של הסקסטות של קלאר וארומטיות, אמליץ על מאמר מאת Portella et al. 1 כמו כן אחרים ציינו, כשעוברים לתלת מימד הדברים יכולים להיות מוזרים.

  1. Portella, G .; פואטר, י. Solà, M. הערכת כלל ה- π- sextet הארומטי של קלאר באמצעות מדדי PDI, NICS ו- HOMA של ארומטיות מקומית. J. פיז. אורג. כימיה. 2005, 18 (8), 785–791. DOI: 10.1002 / poc.938.
הבנתי בתשובתי שלא מסרתי את הערת המניות שלי לגבי "הגדרות רבות של ארומטיות". אני *** אוהב *** כמו הסקסטטים של קלאר עם פחמימנים ארומטיים. הבעיה היחידה שלי היא שכשאני מעלה אותם בשיעורים, זה מחזק את הקשר השקרי בין "בנזן" לארומטיות.
נחמד, אבל האם מר קלר יכול לעשות את הסקסטטים שלו ב [cyclooctateraenediide] (https://en.wikipedia.org/wiki/Dipotassium_cyclooctatetraenide)?
LDC3
2014-09-22 05:27:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

על פי ויקיפדיה:

הכלל של Hückel אינו תקף לתרכובות רבות המכילות יותר משלושה גרעינים ארומטיים התמזגו באופן מחזורי. לדוגמא, פירן מכיל 16 אלקטרונים מצומדים (8 קשרים), והקורונן מכיל 24 אלקטרונים מצומדים (12 קשרים). שתי המולקולות הפוליציקליות הללו הן ארומטיות, למרות שהן נכשלות בכלל 4n + 2. ואכן, ניתן להצדיק תיאורטית את שלטונו של הקל למערכות חד-מחזוריות.



שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...