Аннулен

Аннулены представляют собой моноциклические углеводороды , которые содержат максимальное количество некумулированных или сопряженных двойных связей («манкуд»). Они имеют общую формулу C _n H _n (когда n — четное число) или C _n H _{n +1} (когда n — нечетное число). ИЮПАК допускает использование «аннуленовой номенклатуры» для обозначения карбоциклических кольцевых систем с 7 или более атомами углерода, используя название «[ n ]аннулен» для химических углеводородов с n атомами углерода в кольце, ^[1] хотя и в определенных контекстах . (например, обсуждение ароматичности колец разного размера), кольца меньшего размера ( n = от 3 до 6) также могут неофициально называться аннуленами. Используя эту форму номенклатуры, 1,3,5,7-циклооктатетраен представляет собой [8] аннулен, а бензол представляет собой [6] аннулен (и иногда его называют просто «аннулен»). ^[2]^[3]

Открытие того, что [18]аннулен обладает рядом ключевых свойств, связанных с другими ароматическими молекулами, стало важным событием в понимании ароматичности как химической концепции.

В родственных аннулинах одна двойная связь заменена тройной .

Ароматичность

Аннулены могут быть ароматическими (бензол, [6]аннулен и [18]аннулен), неароматическим ([8] и [10]аннулен) или антиароматическим (циклобутадиен, [4]аннулен). Циклобутадиен — единственный аннулен, обладающий значительной антиароматичностью, поскольку планарность неизбежна. Молекула [8]аннулена принимает форму ванны, что позволяет избежать сопряжения двойных связей. [10] Аннулен имеет неправильный размер для достижения плоской структуры: в плоской конформации кольцевая деформация возникает либо из-за стерических затруднений внутренних атомов водорода (когда некоторые двойные связи являются транс ), либо из-за искажения валентного угла (когда все двойные связи являются цис) . ) неизбежно. Таким образом, он не проявляет заметной ароматичности.

Когда аннулен достаточно велик, например, [18]аннулен, внутри остается достаточно места для размещения атомов водорода без значительного искажения валентных углов. [18] Аннулен обладает несколькими свойствами, которые позволяют отнести его к ароматическим. ^[5] Однако ни один из более крупных аннуленов не является столь стабильным, как бензол, поскольку их реакционная способность больше напоминает конъюгированный полиен, чем ароматический углеводород.

В общем, заряженные аннулены вида [C _{4 n +2+ q} H _{4 n +2+ q} ] ^q ( n = 0, 1, 2, ..., q = 0, ±1, ±2, 4 n + 2 + q ≥ 3) являются ароматическими, если можно достичь плоской конформации. Например, C ₅ H ₅^– , C ₃ H ₃⁺ и C ₈ H ₈^{2– –} все известные ароматические соединения.