Regola di Clar: carattere aromatico

La regola di Clar detta anche del sestetto aromatico π consente una trattazione qualitativa sul carattere aromatico di specie benzenoidi. Secondo la regola di Clar confermata sia da dati sperimentali che teorici le strutture di risonanza con il maggior numero di sestetti aromatici disgiunti sono le più importanti per caratterizzare le proprietà di una specie.

Il chimico tedesco Erich Clar, pioniere nel campo degli idrocarburi policiclici aromatici formulò questa regola nel 1972.

Dalla regola di Hückel…

Nel 1931 il chimico e fisico tedesco Erich Hückel formulò la regola 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.

Il benzene che ha 6 elettroni π è quindi aromatica. Poiché questa regola è strettamente valida solo per i sistemi coniugati monociclici, si tentò di estendere questa regola ai sistemi policiclici.

…alla regola di Clar

La regola di Clar afferma che 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 (PHAs) . 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.

Applicazioni

L’antracene e il fenantrene sono entrambi idrocarburi policiclici aromatici isomeri tra loro. Essi sono entrambi aromatici, costituiti da tre anelli condensati e hanno formula C14H10

Dati sperimentali evidenziano, tuttavia, una maggiore stabilità e quindi una maggiore energia di risonanza del fenantrene rispetto all’antracene.

Questo comportamento è spiegato applicando la regola di Clar.

fenantrene
fenantrene

Tra le strutture di risonanza del fenantrene vi sono quelle rappresentate in figura.
Si può notare che la prima struttura presenta all’estremità due frazioni simili al benzene. Invece la seconda ha una sola frazione simile al benzene.

antracene
antracene

L’antracene, invece, ha una sola struttura di risonanza in cui vi è una frazione simile al benzene che è presente un uno qualunque dei tre anelli come rappresentato in figura.
Pertanto l’antracene ha caratteri aromatici minori e quindi è meno stabile e ha una minore energia di risonanza.

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