Química Orgánica 2 · Aromatic systems
Aromaticidad y conjugación cíclica
Una lección resuelta gratis y 62 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.
¿Atascado con aromaticidad y conjugación cíclica? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
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Práctica gratis de flechas curvas: elige un mecanismo
Toca uno para ver cada flecha curva, paso a paso. En las demos las dibujas tú mismo, sin registrarte.
- Protonación de azuleno en C1 hasta el ion azulenio
- Dimerización de Diels–Alder del ciclobutadieno (dímero sin)
- Bromación cinética del ciclooctatetraeno
- Epoxidación del ciclooctatetraeno con mCPBA
- Protonación del ciclooctatetraeno hasta el ion homotropilio
- Deprotonation of cyclopenta-1,3-diene by sodium hydride
- Metilación SN2 del ciclopentadienuro con yoduro de metilo
- Ionisation of 3-chlorocyclopropene with aluminium chloride
- Desprotonación del fluoreno con n-butillitio
Ver los 62 problemas de aromaticidad y conjugación cíclica →
Lo que aprenderás
- Check cyclic orbital continuity before counting electrons.
- Distinguish participating lone pairs from in-plane lone pairs.
- Separate aromatic, antiaromatic, and nonaromatic structures.
- Connect charge and geometry to aromatic stabilization.
Lección gratis
El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.
Leer la lección gratis (5 partes)
Un anillo de orbitales, no solo un anillo de átomos
La aromaticidad requiere una trayectoria cerrada de orbitales p que se solapan y una geometría que permita su solapamiento continuo. Cada átomo a lo largo de esa trayectoria debe aportar un orbital p. Un carbono saturado tetraédrico rompe la trayectoria aunque haya dobles enlaces vecinos. En ejemplos monocíclicos ordinarios en el estado fundamental, un circuito π de 4n + 2 electrones, plano y conjugado de forma continua, es aromático; un circuito plano de 4n es antiaromático.
Cuenta los electrones solo después de asignar los orbitales
Cada enlace π aporta dos electrones. Un par solitario de carbanión en un orbital p aporta dos; un carbocatión aporta un orbital p vacío y contribuye con cero. En la piridina, el nitrógeno aporta un electrón a través de su enlace π, pero su par solitario se encuentra en un orbital en el plano y queda excluido. En el pirrol, el par solitario del nitrógeno aporta los dos electrones que faltan en los dos enlaces π carbono–carbono.
Comparación resuelta: el anión de cinco miembros
El anión ciclopentadienilo tiene dos enlaces π, que dan cuatro electrones, y un par solitario orientado en un orbital p, que da dos más. Sus cinco orbitales p pueden formar un circuito plano de seis electrones: n = 1 en 4n + 2. El ciclopentadieno neutro, en cambio, tiene un carbono CH₂ saturado y ningún circuito p continuo. Por lo tanto, el anión y el compuesto neutro no pueden clasificarse solo contando los dobles enlaces dibujados.
La geometría es una vía de escape química
Un anillo conjugado de cuatro electrones forzado a ser plano es antiaromático. Un anillo más grande puede torcerse y reducir el solapamiento de orbitales, volviéndose no aromático en lugar de seguir siendo fuertemente antiaromático. El ciclocotatetraeno neutro adopta una geometría en forma de tina en su estado fundamental ordinario. No infieras la planaridad a partir de un dibujo plano en la página ni apliques la regla de conteo monocíclica indiscriminadamente a cada polígono individual de un sistema fusionado.
Lo que conviene recordar
Identifica la trayectoria cerrada de orbitales p, establece su geometría, asigna qué pares solitarios participan y solo entonces cuenta los electrones. La carga por sí sola y los dibujos de enlaces alternados no son pruebas de aromaticidad.
Problemas de práctica (62)
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Dibuja el mecanismo 17
Iones aromáticos y protonación
- Protonación de azuleno en C1 hasta el ion azulenioDibuja la protonación del azuleno en C1 con ácido trifluoroacético, que da el ion azulenio con un anillo de siete miembros de tipo tropilio.
- Metilación SN2 del ciclopentadienuro con yoduro de metiloDibuja el ataque SN2 del par solitario del carbono del ciclopentadienuro sobre el yoduro de metilo, que da 5-metilciclopenta-1,3-dieno y yoduro.
- Desprotonación del fluoreno con n-butillitioDibuja la transferencia de protón del C9–H del fluoreno al n-butillitio que forma el anión fluorenilo aromático.
- N-Metilación del 1-metil-1H-imidazol con yoduro de metiloDibuja el ataque SN2 del par solitario de N3 del 1-metil-1H-imidazol sobre el yoduro de metilo, que forma el ion aromático 1,3-dimetilimidazolio.
- Ion trifenilciclopropenio a partir de su éter metílico con HBF4Dibuja la protonación del 3-metoxi-1,2,3-trifenilciclopropeno y la pérdida de metanol que forma el ion trifenilciclopropenio aromático.
- Tropilio + metóxido hasta 7-metoxiciclohepta-1,3,5-trienoDibuja la adición de metóxido al ion tropilio para dar el 7-metoxiciclohepta-1,3,5-trieno no aromático, el proceso inverso a la formación del tropilio.
Anillos antiaromáticos y no aromáticos
- Dimerización de Diels–Alder del ciclobutadieno (dímero sin)Dibuja la cicloadición [4+2] concertada en la que un ciclobutadieno se adiciona a otro para dar sin-triciclo[4.2.0.0^2,5]octa-3,7-dieno.
- Bromación cinética del ciclooctatetraenoDibuja la bromación a baja temperatura del ciclooctatetraeno a través del ion bromohomotropilio hasta cis-7,8-dibromocicloocta-1,3,5-trieno.
- Epoxidación del ciclooctatetraeno con mCPBADibuja la epoxidación concertada con mCPBA de un C=C del ciclooctatetraeno en forma de bañera hasta cis-9-oxabiciclo[6.1.0]nona-2,4,6-trieno.
- Protonación del ciclooctatetraeno hasta el ion homotropilioDibuja la C-protonación del ciclooctatetraeno con ácido sulfúrico que da el ion homotropilio homoaromático.
Aromatic ions and protonation
- Deprotonation of cyclopenta-1,3-diene by sodium hydrideDraw the proton transfer from the CH2 of cyclopenta-1,3-diene to hydride and one resonance form of the aromatic cyclopentadienide ion.
- Ionisation of 3-chlorocyclopropene with aluminium chlorideDraw the transfer of chloride from 3-chlorocyclopropene to AlCl3 and the resonance form of the aromatic cyclopropenyl cation.
- Deprotonation of indene by sodium amideDraw the proton transfer from the CH2 of indene to the amide ion and the resonance form that moves the charge onto the other five-ring carbon.
- Protonation of pyridine by HClDraw the proton transfer from HCl to the nitrogen of pyridine and explain why pyridine, unlike pyrrole, keeps its aromaticity when protonated on nitrogen.
- O-Protonation of tropone to the hydroxytropylium ionDraw the protonation of the tropone oxygen by HCl and the resonance step that shows the hydroxytropylium ion as an aromatic ring cation.
- Ionisation of 7-bromocyclohepta-1,3,5-trieneDraw the heterolysis of the C–Br bond of 7-bromocyclohepta-1,3,5-triene in water and a resonance form of the tropylium ion.
- Hydride abstraction from cycloheptatriene by the trityl cationDraw the hydride transfer from the CH2 of cyclohepta-1,3,5-triene to the trityl cation and a resonance form of the tropylium ion.
Predice el producto 3
Más problemas
- Elige el par solitario menos disruptivoPredice la basicidad relativa a partir del papel aromático de un par solitario.
Anulenos y reactividad antiaromática
- Ciclooctatetraeno + 2 K: el dianión del COTPredice la estructura del producto que se forma cuando el ciclooctatetraeno se reduce con potasio.
Heterociclos: participación de los pares solitarios
- ¿Qué nitrógeno del imidazol es básico?Predice el sitio de protonación del 1H-imidazol según qué par solitario del nitrógeno forma parte del sexteto aromático.
Clasificar 11
Más problemas
- ¿Qué par del nitrógeno participa?Asignar el par solitario del pirrol a su circuito aromático.
Hückel criteria
- Pick the aromatic ringIdentify the aromatic compound among six-membered rings.
- [18]AnnuleneClassify [18]annulene.
- CyclobutadieneClassify cyclobutadiene as aromatic, antiaromatic or nonaromatic.
- CycloheptatrieneClassify cycloheptatriene.
- CyclooctatetraeneClassify cyclooctatetraene and explain its shape.
- The four criteriaState the criteria a molecule must meet to be aromatic.
Estructura del benceno: longitudes de enlace, energía de resonancia a partir de
- Comparación de las dos estructuras de Kekulé del bencenoClasifica las dos estructuras de Kekulé del benceno según su contribución al híbrido.
Heterociclos: participación de los pares solitarios
- ¿Dónde está el par solitario de la piridina?Clasifica el orbital que contiene el par solitario del nitrógeno de la piridina e indica si pertenece al sexteto aromático.
- ¿Es aromático el tiofeno?Clasifica el tiofeno como aromático, antiaromático o no aromático contando el par solitario del azufre en su sistema π.
Conteo de electrones π en iones
- ¿Qué ion es aromático?Usa el conteo de electrones π para elegir el único ion aromático entre cuatro carbocationes y carbaniones cíclicos planos.
Comparar 5
Más problemas
- Mismo esqueleto, distinta ocupación electrónicaCompara el anión y el catión ciclopentadienilo planos.
Estructura del benceno: longitudes de enlace, energía de resonancia a partir de
- Ordena calores de hidrogenación: del ciclohexeno al bencenoOrdena anillos de seis miembros según el calor liberado al hidrogenarse a ciclohexano.
Sistemas fusionados
- Energía de resonancia del naftaleno por anilloCompara la energía de resonancia por anillo del naftaleno con la del benceno.
Consecuencias en la acidez y la basicidad
- Piridina frente a pirrol: ¿qué nitrógeno es más básico?Compara la basicidad de la piridina y el pirrol según la participación del par solitario en la aromaticidad.
Conteo de electrones π en iones
- Ordena la estabilidad de cationes: aromático frente a antiaromáticoOrdena tres carbocationes conjugados por estabilidad usando conteos de electrones π aromáticos, no aromáticos y antiaromáticos.
Calcular 7
Más problemas
- Un orbital vacío puede completar el circuitoCuenta los electrones en un carbocatión conjugado.
π-electron counting in ions
- Cyclooctatetraene dianionCount π electrons in the cyclooctatetraene dianion.
- Cyclopentadienyl anionCount π electrons in the cyclopentadienyl anion.
- Cyclopropenyl cationCount π electrons in the cyclopropenyl cation.
Sistemas fusionados
- ¿Cuántos electrones π tiene el naftaleno?Cuenta los electrones π del naftaleno sin contar dos veces el enlace compartido de la fusión de anillos.
Heterociclos: participación de los pares solitarios
- ¿Cuántos electrones π tiene el pirrol?Cuenta los electrones π del sistema aromático del pirrol, incluido el par solitario del nitrógeno.
Estructura del benceno: longitudes de enlace, energía de resonancia a partir de
- Energía de resonancia del benceno a partir de calores de hidrogenaciónCalcula la energía de resonancia del benceno a partir de los calores de hidrogenación.
Encuentra el error 4
Más problemas
- Un orbital ausente en un anillo de cinco miembrosDistingue la no aromaticidad de la antiaromaticidad cuando se interrumpe la conjugación.
- Un recuento de diez electrones no es toda la pruebaIdentifica la evidencia que falta en un argumento de aromaticidad.
Hückel criteria
- [10]AnnuleneDiagnose why [10]annulene is not aromatic despite 10 π electrons.
Consecuencias en la acidez y la basicidad
- Acidez del CH2 del ciclopropeno y el anión ciclopropeniloDiagnostica por qué el ciclopropeno es un ácido de carbono muy débil.
Interpreta la evidencia 8
Más problemas
- Leer con cautela un dibujo planoInterpreta cómo la no planaridad evita la antiaromaticidad.
Evidencia de RMN
- Protones internos del [18]anuleno: desplazamiento en RMNPredice el desplazamiento químico de los protones internos del [18]anuleno.
- RMN de 1H del benceno a 7.3 ppm: la corriente de anilloExplica el desplazamiento químico a campo bajo de los protones aromáticos mediante la corriente de anillo.
Estructura del benceno: longitudes de enlace, energía de resonancia a partir de
- Longitudes de enlace C–C del benceno: enlaces iguales de 1.39 ÅInterpreta las longitudes de enlace C–C iguales del benceno como evidencia de un híbrido de resonancia.
Círculos de Frost / diagramas de OM
- Diagrama de OM del círculo de Frost para el bencenoInterpreta el diagrama de OM del círculo de Frost del benceno.
- Círculo de Frost para el anión ciclopentadieniloUsa un círculo de Frost para explicar por qué el anión ciclopentadienilo es aromático.
- Diagrama de OM del círculo de Frost para el ciclobutadienoInterpreta el diagrama de OM del círculo de Frost del ciclobutadieno cuadrado.
Heterociclos: participación de los pares solitarios
- Los dos pares solitarios del oxígeno del furanoInterpreta cómo se usan los dos pares solitarios del oxígeno del furano, uno en el sistema π y otro en el plano del anillo.
Planea una síntesis 1
- Forma un anión conjugadoPlantea un cambio de carga que establezca una conjugación aromática.
Explica por qué 6
Más problemas
- Protonación sin perder el circuito πExplica por qué la protonación de la piridina no tiene por qué destruir la aromaticidad.
- No sumes sextetos superpuestosDetecta el doble conteo en un sistema aromático fusionado.
Sistemas fusionados
- Azuleno: por qué este isómero de anillos 5-7 es azul y polarExplica el momento dipolar del azuleno a partir de anillos de iones aromáticos.
Anulenos y reactividad antiaromática
- Por qué el ciclooctatetraeno adopta forma de bañeraExplica la geometría no plana en bañera del ciclooctatetraeno.
- Reactividad del ciclobutadieno: dimerización rápidaExplica la reactividad extrema del ciclobutadieno a partir de su antiaromaticidad.
Consecuencias en la acidez y la basicidad
- Por qué el CH2 del ciclopentadieno tiene un pKa cercano a 16Explica la acidez inusual del ciclopentadieno.
¿Atascado con aromaticidad y conjugación cíclica? Escanea el problema.
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