QUELQUES COMPOSES AROMATIQUES
ou anti-aromatiques

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1) Règle de Hückel :

Un composé est aromatique si :

    - il est cyclique.

    - tous les atomes du cycle possèdent une orbitale p.

    - il est plan (ou quasiment plan) de façon à permettre un recouvrement des orbitales p (celles-ci sont donc perpendiculaires au plan du cycle).

  - il possède 4n+2 électrons p , avec n entier, valant 1,2,3,...... engagés dans le recouvrement des orbitales , ainsi le benzène (6 électrons p donc n=1); le [18]annulène * ( 18 électrons p donc n=4)...

    - de la délocalisation des électrons p résulte une diminution de l'énergie électronique.

Exemple du benzène

2) Exemples d'hydrocarbures aromatiques:

 

BENZENE
(C6H6)

TOLUENE
(C7H8)

PHENOL
(ou Benzénol (IUPAC) ou Benzophénol)
(C6H6O)

ANILINE
(C6H7N)

DIPHENYLE
(C12H10)

NAPHTALENE
(C10H8)

ANTHRACENE
(C14H10)

PHENANTHRENE
(C14H10)

DIPHENYLENE
(C12H8)

AZULENE
(C10H8)
3D éclaté
3D en bâtons

TETRACENE
(ou Naphtacène)
(C18H12)

 [18]ANNULENE
ou cyclooctadéca-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaène
(C18H18)

3) Exemples d'hétérocycles aromatiques:
La règle de Hückel peut être étendue à des hétérocycles  :
 

PYRIDINE
(C5H5N)


3D en bâtons
3D éclatée

PYRIMIDINE
(C4H4N2)

FURANNE
(C4H4O)

THIOPHENE
(C4H4S)

PYRROLE
(C4H5N)

QUINOLEINE
(C9H7N)

INDOLIZINE

(C8H7N)

INDOLIZINE2.gif

 

 

4) Exemples d' ions aromatiques :
Elle peut être aussi être étendue à des ions.
 

CATION CYCLOPROPENYLE
ou cyclopropènium

ANION CYCLOPENTADIENYLE
ou anion cyclopentadiènure

Par exemple le ferrocène (molécule ci-dessous) qui est un complexe métallocène dans lequel un ion fer (II) est inséré entre deux anions cyclopentadiènyle disposés dans deux plans parallèles est un composé aromatique. Les deux cycles, plans et conjugués, possèdent six électrons p délocalisés. Ils sont donc aromatiques et peuvent par conséquent donner lieu  à des réactions de substitution électrophile aromatique (Voir TP acylation du ferrocène).

5) Exercices
Exercice 1 :
La paire d'électrons portée par l'azote dans la pyridine, intervient-elle dans la délocalisation des électrons p du cycle, qui confère à celui-ci son caractère aromatique?
Réponse : non ; à la paire d'électrons portée par l'azote correspond une orbitale perpendiculaire aux 6 orbitales p du système p.

Exercice 2 :
Pourquoi le pyrrole est-il aromatique?

Réponse :

Exercice 3 :
Le furanne est-il aromatique?

Réponse: oui ; une paire d'électrons "p" de l'oxygène participe à la délocalisation des électrons p du cycle, qui confère à celui-ci son caractère aromatique, tandis que l'autre paire d'électrons "p" n'intervient pas dans cette délocalisation.

6) Composés anti-aromatiques :
Ce sont des composés cycliques plans qui ont des liaisons p conjuguées et dont tous les atomes du cycle ont des orbitales p qui peuvent se recouvrir ....La seule différence avec les composés aromatiques est que la délocalisation des électrons p entraîne une augmentation de l'énergie électronique. Un composé antiaromatique possède 4n électrons avec n qui est un entier valant 1,2,3...

Exemples de composés anti-aromatiques :
 

Cyclobutadiène
4 électrons

Anion cycloheptatriènyle
6 électrons

Pentalène
8 électrons

Heptalène
12 électrons

*  Le [18] annulène (dont le nom officiel est le cyclooctadéca-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaène (C18H18)) a été préparé pour la première fois par Sondheimer en 1956. Ce chimiste proposa la généralisation de cette appellation ([N] annulène avec N correspondant au nombre d’électrons π) aux hydrocarbures monocycliques totalement conjugués ; ainsi le cyclobutadiène est le [4] annulène, le benzène, le [6] annulène et le cyclooctatétraène, le [8] annulène.