Aromaten
Mesomeriestabilisierung
Aromaten sind keine Alkene
Grenzstrukturen existieren nicht
o π -Bindungen sind delokalisiert, da alle C-Atome sp2-
hybridisiert sind und die Elektronen
folglich durch die p-Orbitale fluktuieren
können
besonders stabil, da Elektronen sich
möglichst weit und zwar über die
gesamte Ringstruktur aus dem Weg
gehen können
(ansonsten werden in Grenzformeln,
Elektronen in kleineren Raum gedrängt)
Eigenschaften
o Ringstrukutr
o scheinbar alternierendes Muster aus Einfach- und Zweifachbindungen
o flach
o Hückelregel
4n + 2 Elektronen müssen in p-Orbitalen liegen
Anzahl von e- in p-Orbitalen = 4n + 2
n = Element der positiven ganzen Zahlen
gilt nur 4n= Anzahl von e- in p-Orbitalen = Antiaromat (instabil)
(Berg von Elektronenwelle trifft auf Tal und nicht Berg auf Berg oder Tall
auf Tal, sodass die Welle gelöscht wird)
o stabil
Mesomeriestabilisierung
Energiminimum
o können auch heterozyklisch sein
= Ringstruktur mit Heteroatom (nicht C/H), das freie Elektronen über p-Orbital
mit in den Aromat bringt, oder diese mittels anderem Orbital aus dem System
heraushält
, elektrophile Substitution
um elektrophile Addition durchzuführen gibt es nicht genug Energie, da
der aromatische Zustand sehr stabil ist
1. mit Katalysator wird
Halogen (oder anderes
Molekül) polarisiert,
sodass sich ein starkes
Elektrophil bildet
2. Halogen wird heterolytisch gespalten und Kation übt elektrophilen Angriff
auf Aromat aus (Anion wird an Katalysator gebunden und wieder freigesetzt)
3. durch den elektrophilen Angriff wird Doppelbindung an einer Stelle gelöst und
das Kation lagert sich an den Aromaten an
Bildung von σ -
Komplex (aus einer π
-Bindung entsteht
eine σ -Bindung)
Carbokation
Lage der positiven Ladung variiert durch Mesomerie
4. A) Eliminierung
positive Ladung sorgt für Elektronenlücke
Bindung vom C zum H, wo Halogen angelagert ist, nimmt
ab, da diese Bindung eine hyperkonjugativen Effekt hat
Abspaltung von H-Atom
Ausbildung von Doppelbindung
Aromat mit niedrigem Energieniveau liegt
wieder vor
Wasserstoff durch Elektrophil substituiert
B) elektrophile Addition als Umweg
Halogenanion kann sich nach Loslösung
vom Katalysator an positive Ladung des C-
Atoms anlagern
= elektrophile Addition
durch Kochen kann Additionsprodukt in
Substitutionsprodukt umgewandelt
werden
Mesomeriestabilisierung
Aromaten sind keine Alkene
Grenzstrukturen existieren nicht
o π -Bindungen sind delokalisiert, da alle C-Atome sp2-
hybridisiert sind und die Elektronen
folglich durch die p-Orbitale fluktuieren
können
besonders stabil, da Elektronen sich
möglichst weit und zwar über die
gesamte Ringstruktur aus dem Weg
gehen können
(ansonsten werden in Grenzformeln,
Elektronen in kleineren Raum gedrängt)
Eigenschaften
o Ringstrukutr
o scheinbar alternierendes Muster aus Einfach- und Zweifachbindungen
o flach
o Hückelregel
4n + 2 Elektronen müssen in p-Orbitalen liegen
Anzahl von e- in p-Orbitalen = 4n + 2
n = Element der positiven ganzen Zahlen
gilt nur 4n= Anzahl von e- in p-Orbitalen = Antiaromat (instabil)
(Berg von Elektronenwelle trifft auf Tal und nicht Berg auf Berg oder Tall
auf Tal, sodass die Welle gelöscht wird)
o stabil
Mesomeriestabilisierung
Energiminimum
o können auch heterozyklisch sein
= Ringstruktur mit Heteroatom (nicht C/H), das freie Elektronen über p-Orbital
mit in den Aromat bringt, oder diese mittels anderem Orbital aus dem System
heraushält
, elektrophile Substitution
um elektrophile Addition durchzuführen gibt es nicht genug Energie, da
der aromatische Zustand sehr stabil ist
1. mit Katalysator wird
Halogen (oder anderes
Molekül) polarisiert,
sodass sich ein starkes
Elektrophil bildet
2. Halogen wird heterolytisch gespalten und Kation übt elektrophilen Angriff
auf Aromat aus (Anion wird an Katalysator gebunden und wieder freigesetzt)
3. durch den elektrophilen Angriff wird Doppelbindung an einer Stelle gelöst und
das Kation lagert sich an den Aromaten an
Bildung von σ -
Komplex (aus einer π
-Bindung entsteht
eine σ -Bindung)
Carbokation
Lage der positiven Ladung variiert durch Mesomerie
4. A) Eliminierung
positive Ladung sorgt für Elektronenlücke
Bindung vom C zum H, wo Halogen angelagert ist, nimmt
ab, da diese Bindung eine hyperkonjugativen Effekt hat
Abspaltung von H-Atom
Ausbildung von Doppelbindung
Aromat mit niedrigem Energieniveau liegt
wieder vor
Wasserstoff durch Elektrophil substituiert
B) elektrophile Addition als Umweg
Halogenanion kann sich nach Loslösung
vom Katalysator an positive Ladung des C-
Atoms anlagern
= elektrophile Addition
durch Kochen kann Additionsprodukt in
Substitutionsprodukt umgewandelt
werden
