17.8: Círculos de escarcha para diferentes sistemas conjugados

El método del polígono inscrito es consistente con la regla 4n + 2 de Hückel y ayuda a saber si el compuesto cíclico dado es aromático o no. El compuesto es estable y aromático si cada orbital molecular (MO) de enlace está completamente lleno con un par de electrones. Sin embargo, si los orbitales no enlazantes o antienlazantes están llenos de electrones, el compuesto es inestable y no aromático. Considere los diagramas del círculo de Frost para cicloalquenos que contienen de 4 a 8 carbonos.

Al observar los círculos de Frost, se observa que el número de MO enlazantes siempre es impar, y el número requerido de electrones π en el MO enlazante es 2 o 6. El número de electrones satisface perfectamente la regla de aromaticidad 4n + 2. . Por lo tanto, los compuestos con MO de enlace completamente lleno son aromáticos.

En el caso del ciclobutadieno de cuatro miembros con 4π electrones y del ciclooctatetraeno de ocho miembros con 8π electrones, los MO enlazantes están completamente llenos y cada uno de los MO no enlazantes está ocupado individualmente. La presencia de electrones en los MO no enlazantes de alta energía los hace inestables y no aromáticos. Sin embargo, el anión ciclopentadienilo de cinco miembros, el benceno de seis miembros y el catión cicloheptatrienilo de siete miembros tienen electrones 6π, y los MO de enlace correspondientes están completamente ocupados y son estables, por lo que son aromáticos.

En general, las moléculas que tienen orbitales moleculares de enlace completamente llenos se consideran aromáticas, mientras que los compuestos con electrones en orbitales distintos de los de enlace no son aromáticos.

Según la regla de Huckel, el benceno es estable y aromático, mientras que el ciclobutadieno y el ciclooctatetraeno son inestables y no aromáticos.

La aromaticidad de estos compuestos se puede entender a partir de sus diagramas de círculos de Frost.

El círculo de Frost para el benceno tiene seis orbitales moleculares π. Todos los orbitales de enlace de baja energía están completamente ocupados con seis electrones de π, mientras que los orbitales de enlace de alta energía están vacíos. Por lo tanto, el benceno es estable y aromático.

Los círculos de Frost para el ciclobutadieno y el ciclooctatetraeno tienen cuatro y ocho orbitales moleculares π, respectivamente.

Los orbitales de enlace están completamente ocupados para ambos compuestos, mientras que los orbitales de no enlace están ocupados individualmente. Los orbitales antienlazantes están vacíos.

Como es evidente, la presencia de electrones π en orbitales no enlazantes de alta energía hace que los dos compuestos sean inestables y no aromáticos.

En general, una molécula dada se considera aromática cuando todos los electrones π están emparejados en orbitales moleculares de enlace. Los compuestos con electrones en orbitales distintos de los enlaces no son aromáticos.