Annuleni: aromaticità, esempi

Gli annuleni sono idrocarburi ciclici completamente coniugati in quanto sono presenti doppi legami alternati in tutta la struttura ciclica.
Hanno formula generale C_nH_2n se n è pari e C_nH_2x+1 se n è dipari.

Secondo quanto previsto dalle regole I.U.P.A.C. gli annuleni costituiti da almeno 7 atomi di carbonio vengono denominati come [n]annulene dove n è il numero di atomo di carbonio.

Questa regola non è sempre rispettata infatti il benzene viene a volte indicato come [6]annulene o più semplicemente annulene.
I primi tre membri della serie degli annuleni sono l’1,3-ciclobutadiene, il benzene e l’1,3,5,7-cicloottatetraene o [8]annulene.

Aromaticità

Uno degli aspetti più studiati degli annuleni è quello dell’aromaticità.
Secondo la regola di Hückel un composto aromatico se la molecola è ciclica, planare e con atomi di carbonio ibridati sp2 e ha un numero di elettroni π delocalizzati nel ciclo pari a 4n+2 con n numero intero maggiore o uguale a zero.

Pertanto i sistemi aromatici hanno 2,6 o 10 elettroni π per n = 0, 1 o 2 . Quelli che hanno 4,8 o 12 elettroni π per n = 1,2 o 3 sono antiaromatici.

L’1,3-ciclobutadiene presentando 4 elettroni π non è aromatico. Il benzene che ha 6 elettroni π è aromatico e l’1,3,5,7-cicloottatetraene che ha 8 elettroni π non è aromatico.

Il [10]annulene, pur presentando 10 elettroni π non è aromatico in quanto ha una struttura non planare.

Il suo isomero tutto cis costituito da un decagono avrebbe angoli di 144° con grandi tensioni angolari rispetto all’angolo di 120° ideale per l’ibridazione sp².

L’isomero in cui due dei doppi legami sono trans dovrebbe, in linea di principio, essere privo di tensione angolare. È destabilizzato, tuttavia, da una forza repulsiva tra due atomi di idrogeno che sono forzati insieme all’interno dell’anello, e per questo motivo è relativamente reattivo.

Il [14]annulene che ha 14 elettroni π (n=3) è aromatico  così come il [18]annulene che ha 18 elettroni π (n=4) sono aromatici perché possono assumere una conformazione planare necessaria per l’aromaticità