Chemie

Aromaten und Heterocyclen


Aromat oder nicht: Der Frost-Zirkel

Verbindungen sind nur dann aromatisch, wenn die Hückel-Regel (und die weiterenKriterien für Aromatizität) erfüllt wird, d.h. wenn (4n + 2)π-Elektronen im Ringsystem vorhanden sind. Alle bindendenMolekülorbitale müssen vollständig gefüllt sein und es dürfen keine Elektronen indestabilisierenden antibindenden oder nichtbindenden Orbitalen sein.

Eine Methode zur Erkennung von aromatischen Verbindungen ist der so genannteFrost-Zirkel. Es handelt sich um eine einfache Methode, dierelativen Orbitalenergien für planare, cyclische und vollständig konjugierte Moleküleabzuschätzen. Dazu wird die cyclische Verbindung mit der Spitze nach unten in einen Kreisgezeichnet. An jede Ecke des Rings wird ein "Balken" angefügt. Dann wird eine Liniehorizontal durch den Kreis so gezogen, dass dieser halbiert wird.

Die verfügbaren π-Elektronen werden nun von unten so auf die Balken gesetzt,dass zunächst die energieärmeren, also die unteren mit maximal zwei Elektronen besetztwerden. Benzol beispielsweise füllt mit seinen sechsπ-Elektronen die drei bindenden Molekülorbitale, so dass kein Elektron inenergiereichere (destabilisierende) Orbitale verschoben werden muss. Auch Ionen könnenaromatisch sein: z.B. besitzt das Tropylium-Ion so wie das Benzolsechs π-Elektronen.

Das Cycloheptatrienyl-Anion besitzt 8 π-Elektronen,zwei von diesen besetzen antibindende Molekülorbitale.1,3,5,7-Cyclooctatetraen ist ein Beispiel für eine nichtaromatischeVerbindung: Das Molekül besitzt 8 π-Elektronen, zwei müssen nichtbindendeMolekülorbitale besetzten. Das Cycloheptatrienyl-Anion sowie das 1,3,5,7-Cyclooctatetraenbesitzen jeweils 8 π-Elektronen, von denen 2 nichtbindende Orbitale besitzen. Dasführt dazu, dass sie keine stabilen Aromaten bilden.


Video: Diazomethane Synthesis and Applications Arndt-Eistert Homologation (Januar 2022).