Aromaten en polymeerchemie
1. Aromaten
Hoofdstuk 1 : resonantie en aromaticiteit
Aromatische verbindingen zijn alle organische verbindingen die een typisch aromatisch
karakter vertonen.
a. structuur en stabiliteit van benzeen
Een aromatische molecule zoals benzeen geeft minder makkelijk zijn π-elektronen
prijs, ze reageert veel slechter met electrofielen en zal trachten het aromatisch
karakter te behouden.
1
, Enkele belangrijke begrippen:
1) kanonieken = gelokaliseerd voorstellingen van gedelokaliseerde systemen
waarbij de gedelokaliseerde elektronen telkens op een andere plaats
gelokaliseerd worden en steeds al de fomele ladingen vermeld worden.
2) resonantie = werkelijke structuur is een superpositie van de verschillende
kanonieken
3) resonantie-energie = het verschil in energie tussen het molecule in zijn
stabielste gelokaliseerde vorm en werkelijke structuur
4) aromaticiteit = moleculen met een planaire cyclische geconjugeerde ruimte
die gestabiliseerd zijn ten opzichte van hun acyclische analoog noemt men
aromatisch (4n+2e-), moleculen die gedestabiliseerd zijn anti-aromatisch (4n
e- ). Indien de mesomere ruimte niet cyclisch, niet planari of niet
geconjugeerd is noemt men ze niet-aromatisch.
b. molecuulorbitaaltheorie
Het ontstaan van een σ-moleculaire orbitaal kan op verschillende manieren
gebeuren. Zoals in het voorbeeld van waterstof kunnen twee s-orbitalen
overlappen. In methaan otstaan de C-H σ-bindingen door overlap van de sp3
orbitalen van koolstof met de s orbitalen van de waterstoffen. Het moleculair
orbitaal schema voor methaan kan men als volgt weergeven:
strikte regels bij het opstellen van moleculair orbitaal schema (MO schema):
- orbitaal overlap volgens de verbindingsas tussen twee atomen geeft steeds een
σ- binding, overlap parallel met deze verbindingsas levert een π-binding op.
- opvullen van molecuulorbitalen gebeurt steeds volgens stijgende energie en met
maximaal aantal ongepaarde elektronen.
- π-moleculaire orbitalen hebben een hogere energie dan σ-moleculaire orbitalen.
- het aantal M.O.’s is steeds gelijk aan de som van het aantal A.O.’s die de
bindingen vormen.
- vrije elektronenparen blijven in niet-bindende orbitalen
2
,Het anti-bindend orbitaal (aangegeven met een asterisk *) heeft in de regel een
hogere energie dan de oorspronkelijke atoomorbitalen, het bindende juist een
lagere. Een binding ontstaat als er wel elektronen in het bindende, maar niet in het
anti-bindende geplaatst worden.
3
, c. theorie van Hückel
Een product bezit aromatische eigenschappen wanneer een planair monocyclisch
systeem met 4n+2 kortgesloten elektronen bezit (n = 0,1,2,...)
Cyclische planaire systemen met 4n kortgesloten elektronen vertonen een
uitzonderlijke instabiliteit. Dit zijn anti-aromaten.
d. valentiebindingstheorie – resonantieregels
We spreken van gedelokaliseerde elektronen wanneer we te maken krijgen met een
vrij elektronenpaar dat behoort tot meer dan één atoom of bindingselektronenpaar
dat behoort tot meer dan twee atomen.
4
1. Aromaten
Hoofdstuk 1 : resonantie en aromaticiteit
Aromatische verbindingen zijn alle organische verbindingen die een typisch aromatisch
karakter vertonen.
a. structuur en stabiliteit van benzeen
Een aromatische molecule zoals benzeen geeft minder makkelijk zijn π-elektronen
prijs, ze reageert veel slechter met electrofielen en zal trachten het aromatisch
karakter te behouden.
1
, Enkele belangrijke begrippen:
1) kanonieken = gelokaliseerd voorstellingen van gedelokaliseerde systemen
waarbij de gedelokaliseerde elektronen telkens op een andere plaats
gelokaliseerd worden en steeds al de fomele ladingen vermeld worden.
2) resonantie = werkelijke structuur is een superpositie van de verschillende
kanonieken
3) resonantie-energie = het verschil in energie tussen het molecule in zijn
stabielste gelokaliseerde vorm en werkelijke structuur
4) aromaticiteit = moleculen met een planaire cyclische geconjugeerde ruimte
die gestabiliseerd zijn ten opzichte van hun acyclische analoog noemt men
aromatisch (4n+2e-), moleculen die gedestabiliseerd zijn anti-aromatisch (4n
e- ). Indien de mesomere ruimte niet cyclisch, niet planari of niet
geconjugeerd is noemt men ze niet-aromatisch.
b. molecuulorbitaaltheorie
Het ontstaan van een σ-moleculaire orbitaal kan op verschillende manieren
gebeuren. Zoals in het voorbeeld van waterstof kunnen twee s-orbitalen
overlappen. In methaan otstaan de C-H σ-bindingen door overlap van de sp3
orbitalen van koolstof met de s orbitalen van de waterstoffen. Het moleculair
orbitaal schema voor methaan kan men als volgt weergeven:
strikte regels bij het opstellen van moleculair orbitaal schema (MO schema):
- orbitaal overlap volgens de verbindingsas tussen twee atomen geeft steeds een
σ- binding, overlap parallel met deze verbindingsas levert een π-binding op.
- opvullen van molecuulorbitalen gebeurt steeds volgens stijgende energie en met
maximaal aantal ongepaarde elektronen.
- π-moleculaire orbitalen hebben een hogere energie dan σ-moleculaire orbitalen.
- het aantal M.O.’s is steeds gelijk aan de som van het aantal A.O.’s die de
bindingen vormen.
- vrije elektronenparen blijven in niet-bindende orbitalen
2
,Het anti-bindend orbitaal (aangegeven met een asterisk *) heeft in de regel een
hogere energie dan de oorspronkelijke atoomorbitalen, het bindende juist een
lagere. Een binding ontstaat als er wel elektronen in het bindende, maar niet in het
anti-bindende geplaatst worden.
3
, c. theorie van Hückel
Een product bezit aromatische eigenschappen wanneer een planair monocyclisch
systeem met 4n+2 kortgesloten elektronen bezit (n = 0,1,2,...)
Cyclische planaire systemen met 4n kortgesloten elektronen vertonen een
uitzonderlijke instabiliteit. Dit zijn anti-aromaten.
d. valentiebindingstheorie – resonantieregels
We spreken van gedelokaliseerde elektronen wanneer we te maken krijgen met een
vrij elektronenpaar dat behoort tot meer dan één atoom of bindingselektronenpaar
dat behoort tot meer dan twee atomen.
4
