17.6 : Criterios de aromaticidad y regla de Hückel 4n + 2

Al igual que el benceno, el ciclobutadieno y el ciclooctatetraeno son compuestos cíclicos con enlaces simples y dobles alternos. Sin embargo, su comportamiento químico difiere del del benceno, ya que son inestables y no aromáticos. Entonces, ¿cuáles son las características estructurales de los compuestos insaturados categorizados como aromáticos?

Por primera vez, Eric Hückel, un físico químico alemán, dedujo un conjunto de características estructurales para que un compuesto pueda clasificarse como aromático. Esto ahora se conoce como regla de Hückel o regla 4n + 2. Según esta regla, un compuesto aromático debe ser cíclico, plano, continuamente conjugado, tener un número impar de pares de electrones π o 4n + 2  electrones π, donde n es un número entero (n = 0, 1, 2…). Por lo tanto, un compuesto aromático debería tener 2 (n = 0), 6 (n = 1), 10 (n = 2), 14 (n = 3), etc., número de electrones π o 1, 3, 5, 7. , etc., pares de electrones π.

Por ejemplo, el 1,3,5-hexatrieno y el benceno tienen 6 electrones π; Incluso entonces, el 1,3,5-hexatrieno no es aromático ya que los orbitales p de los dos átomos de carbono terminales no se superponen ya que un enlace no conecta estos carbonos. Por tanto, los compuestos deben ser cíclicos para ser aromáticos.

Aunque es un compuesto cíclico de ocho miembros con cuatro enlaces π continuos, el ciclooctatetraeno es inestable y no aromático. Esto se debe a que el ciclooctatetraeno no es plano; adopta una conformación de tina. En consecuencia, no es factible una superposición efectiva de los orbitales p para formar un circuito cerrado de la nube de electrones π. En particular, a diferencia del benceno, sufre reacciones de adición.

Para que un compuesto se conjugue continuamente, debe tener todos los carbonos de la hibridación sp^2 con un orbital p no hibridado medio lleno en cada uno. Por ejemplo, el 1,3-ciclohexadieno y el 1,3,5-cicloheptatrieno tienen carbonos con hibridación sp^3 que no tienen un orbital p sin hibridar, por lo que es inalcanzable una superposición continua. Por tanto, ambos no son aromáticos.

Por otro lado, el ciclobutadieno, un compuesto plano cíclico con conjugación continua, es inestable y no aromático. Tiene 2 pares de electrones π o 4 electrones π, lo que no satisface el criterio de tener 4n + 2  electrones π. Por tanto, no es aromático.