Perché 1,3 ciclobutadiene non è aromatico?
La semplice spiegazione è che ha #4n# #p# orbitali, no #4n+2# (rendendolo presumibilmente antiaromatico), che non ha tutti e quattro gli equivalenti #p# orbitali e che non esiste come coniugato, delocalizzato #pi# sistema, ma localizzato. Si sostiene che potrebbe anche non essere quadrato, a causa della sua distorsione pseudo-Jahn-Teller.
CERCHI FROST
disegno Cerchi di gelo (da non confondere con il Diagrammi di brina potresti aver imparato in Chimica Inorganica) per un interamente in carbonio, monociclico #mathbf(pi)# sistema può aiutarti a capire se il #p# gli orbitali possono essere equivalenti o meno.
Fornisce essenzialmente le posizioni di ciascun set di orbitali di gruppo e la loro relativa energia.
- La forma inscritta nel cerchio è, ovviamente, la forma della tua molecola (per una forma con #2n+1# lati, allineare l'asse di simmetria verticalmente).
- I punti sulla forma indicano le posizioni energetiche di ciascun set di orbitali di gruppo su un diagramma MO.
- The energia dell'orbitale è indicato come #alpha pm nbeta#, Dove #alpha pm (n+1)beta# è di grandezza maggiore di #alpha pm nbeta#.
- Il centro del cerchio è #0beta#; nulla sotto il centro è bondinge qualsiasi altra cosa sopra il centro è antilegame. Qualsiasi cosa al linea centrale is nonbonding.
Per esempio, benzene, quando lo disegni, ha (dall'alto verso il basso):
- un gruppo antibondante orbitale con energia #alpha + 2beta#
- due orbitali degenerati del gruppo antigelo con energia #alpha + beta#
- due orbitali degenerati del gruppo di legame con energia #alpha - beta#
- un gruppo di legame orbitale con energia #alpha - 2beta#.
Ciò corrisponde al seguente diagramma MO che illustra le serie di orbitali di gruppo che il benzene ha:
E in effetti, puoi vederlo #pi_1# è legame, #pi_2# e #pi_3# sono legami ad alta energia (più nodi), #pi_4^"*"# e #pi_5^"*"# sono anti-condensa e #pi_6^"*"# è il set di orbitali di gruppo ad alta energia più potente.
Il numero di nodi è #0#, #1#, #1#, #2#, #2# e #3#, Rispettivamente.
Per qualificarti per il ciclobutadiene, quando si disegna questo diagramma, ha (dall'alto verso il basso):
- una serie di orbitali antiondanti di gruppo con energia #alpha + 2beta#
- due insiemi degenerati non orbitanti di orbitali di gruppo con energia #0beta#
- un set di legame di orbitali di gruppo con energia #alpha - 2beta#.
Da questo, ho costruito uno schema MO del ciclobutadiene con disegni degli orbitali del gruppo, simili al diagramma MO del benzene.
L'ordinamento energetico è giustificato, da allora #pi_1# ha #0# nodi, #pi_2# e #pi_3# avere #1# nodo e #pi_4^"*"# ha #2# i nodi.
Poiché esiste un elettrone in ciascun orbitale di gruppo non legante (#pi_2# e #pi_3#), il contributo di legame totale al ciclobutadiene non lo è as buono come può essere.
Di seguito è proposta la teoria di qualcun altro secondo cui i due orbitali di gruppo non legati si dividono in uno con carattere più vincolante e uno con carattere più anti-condensa. In questo modo, due elettroni possono occupare #pi_3#, nel senso che ha il ciclobutadiene più carattere complessivo nel complesso e così è più stabile di conseguenza.
DISTORSIONE PSEUDO-JAHN-TELLER?
Il ciclobutadiene non è probabilmente un quadrato; in realtà, è stato teorizzato quello a causa della sua antiaromaticità distorce la sua forma in un rettangolo con alternanza di legami singoli e doppi a rimuovere la degenerazione dei due non leganti #p# orbitali (simile al Distorsione di Jahn-Teller si vedrebbe in un complesso di metallo-ligando con sei ligandi identici, come #[MnO_6]^(2+)#).
Ciò aumenta l'energia di uno degli orbitali di gruppo non leganti e diminuisce l'energia dell'altro per stabilizzare i legami e formare un altro gruppo di legame di orbitali di gruppo e un altro gruppo di orbitali di gruppo anti-condensa.
Ciò mostrerebbe che gli orbitali del gruppo #pi_2# e #pi_3# impianti completi per la produzione di prodotti da forno non degenere, il che significa che il ciclobutadiene NON è coniugato.
Di conseguenza, non si ottiene una molecola con un coniugato #pi# sistema; ottieni un sistema localizzato con due doppi legami e due singoli legami. Questo NON è indicativo di aromaticità!