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Composti aromatici

Benché l’aggettivo aromatico derivi dal fatto che i primi composti di questa classe scoperti ed identificati in passato possedessero odori intensi e caratteristici, oggi sono definiti come composti aromatici o areni (simbolo Ar-H) tutti i composti organici che contengono uno o più anelli aromatici nella loro struttura; la presenza di tali anelli conferisce loro reattività particolari, molto diverse da quelle dei composti alifatici aventi peso molecolare e gruppi funzionali simili.

L’aromaticità può essere definita come l’abbassamento di energia dello stato fondamentale della molecola dovuto alla delocalizzazione degli elettroni π sull’intera molecola. Poiché gli orbitali π nascono dall’interazione di orbitali p, i quali sono bilobati sopra e sotto il piano della molecola, la delocalizzazione degli orbitali π porta alla formazione di due toroidi sopra e sotto la molecola.

Un anello aromatico è un sistema ciclico a struttura planare in cui tutti gli atomi coinvolti condividono tramite i loro orbitali p un totale di 4n+2 elettroni, dove n è un intero positivo (regola di Hückel).

Tale configurazione risulta particolarmente stabile; al punto che, benché la formula bruta dei composti aromatici possa far pensare ad una elevata presenza di doppi e tripli legami, la reattività dei composti aromatici è completamente diversa da quella degli alcheni e degli alchini. Mentre questi ultimi tendono a reagire addizionando atomi a sé, gli anelli aromatici tendono invece a preservarsi, favorendo reazioni di sostituzione.

Capostipite dei composti aromatici è il benzene, avente formula bruta C6H6. La sua struttura è planare e presenta i sei atomi di carbonio disposti ai vertici di un esagono regolare; i legami tra due atomi di carbonio vicini sono intermedi – in termini di lunghezza e di forza – tra un legame singolo ed un legame doppio.

Ogni atomo di carbonio è legato ad altri due e ad un idrogeno tramite i suoi tre orbitali ibridi sp2; il quarto elettrone spaiato è condiviso con gli altri tramite un orbitale p, perpendicolare al piano della molecola; l’anello prodotto dalla fusione dei sei orbitali p contiene quindi 6 elettroni.

La struttura del benzene può essere considerata come un ibrido di risonanza tra più strutture simili.

La reattività e la stabilità tipiche dei composti aromatici non sono solo limitate agli idrocarburi. Anche i cosiddetti composti eterociclici, cioè composti ciclici il cui anello è formato anche da atomi diversi dal carbonio, possono essere aromatici. È il caso, ad esempio, del pirrolo (C4H5N), il cui anello è un sistema aromatico a 6 elettroni: uno da ciascun atomo di carbonio e due dall’azoto.


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