Kekulene o [12]circulene: aromaticità
Il kekulene, noto anche come [12]circulene è un idrocarburo policiclico aromatico (PHAs) con formula C48H24 e quindi isomero dell’infinitene.
Il chimico lussemburghese François Diederich e dal chimico tedesco Heinz Staab sintetizzarono per la prima volta nel 1978 il kekulene a cui diedero questo nome in onore di August Kekulé, scopritore della struttura del benzene.
Nel 1865 Kekulé spiegò per primo il concetto di aromaticità per spiegare la stabilizzazione di sistemi di elettroni π coniugati ciclici
Aromaticità del kekulene
Nel 1931 il chimico e fisico tedesco Erich Hückel formulò la regola di Hückel detta anche del 4n+2 per prevedere l’aromaticità di una specie. La regola permette di studiare sistemi contenenti elettroni π in molecole planari coniugate che presentano un’alternanza di legami singoli e legami doppi. Una specie con questi requisiti contenente 4n+2 elettroni π essendo n un numero intero è quindi aromatica.
Questa regola è strettamente valida solo per i sistemi coniugati monociclici, si tentò di estendere questa regola ai sistemi policiclici.
Secondo la regola di Clar la struttura di risonanza di Kekulé con il maggior numero di sestetti aromatici disgiunti, cioè frazioni simili al benzene, è la più importante per la caratterizzazione delle proprietà degli idrocarburi policiclici aromatici. I sestetti aromatici sono definiti come sei elettroni π localizzati in un singolo anello simile al benzene separati dagli anelli adiacenti da singoli legami C-C.
La configurazione del kekulene, determinata nel 2019, prevede che la molecola sia costituita da anelli simili al benzene alternati a legami non aromatici. Questa configurazione rispetta la regola di Clar, poiché ha il maggior numero di π sestetti aromatici disgiunti.
Il kekulene appartiene alla classe dei circuleni, idrocarburi la cui struttura molecolare è costituita da una sequenza di anelli benzenici che vanno a formare un anello chiuso. Tali composti fanno parte della classe più ampia dei poliareni geodetici a cui appartengono i fullereni, i nanotubi di carbonio, gli eliceni e il sumanene.
Usi
Tra i vari metodi sintetici può essere ottenuto mediante ciclizzazione di eteri vinilici in presenza del catalizzatore triftalato di bismuto (III) Bi(CF3SO3)3
La sintesi di molecole a base di kekulene simili a dischi con catene alifatiche flessibili laterali, nonché la possibilità di coordinare nella cavità centrale una varietà di cationi trivalenti apre nuovi spiragli. Oltre alle possibili proprietà mesogeniche tipiche dei cristalli liquidi, queste nuove strutture di kekulene possono anche mostrare interessanti proprietà elettriche e/o ottiche
