Composti aromatici: reazioni, basicità di eterocicli aromatici

I composti aromatici di cui il benzene è l’idrocarburo più noto sono caratterizzati da una particolare stabilità a causa dell’energia di delocalizzazione o energia di risonanza.
Gli areni o idrocarburi aromatici sono composti ciclici planari caratterizzati dalla presenza di legami π delocalizzati che seguono la regola di Hückel formulata dal chimico e fisico tedesco Erich Armand Arthur Joseph Hückel.

Una sostanza come il benzene, per il quale tale energia di risonanza è elevata, è detta stabilizzata per risonanza.

I composti aromatici  subiscono reazioni di sostituzione piuttosto che reazioni di addizione. Nei composti aromatici il rapporto tra gli atomi di carbonio e gli atomi di idrogeno è elevato rispetto ai composti non aromatici

Ad esempio, mentre l’alogenazione di un alchene è una reazione di addizione che porta alla rottura del doppio legame carbonio-carbonio per dare un dialogenuro vicinale

Alogenazione del benzene

L’alogenazione del benzene avviene per sostituzione elettrofila aromatica e dà luogo alla formazione di alogenobenzene. L’ idrogeno è sostituito da un alogeno e nel prodotto non si ha la perdita dell’aromaticità

Un altro esempio che dimostra che i composti aromatici tendono a mantenere la loro stabilizzazione per risonanza è il caso della tautomeria cheto-enolica.

La forma chetonica è abitualmente prevalente rispetto a quella enolica come nel caso del propanone:

Nel caso di composti aromatici, invece, a causa della maggiore stabilità è prevalente la forma enolica. In essa infatti è  mantenuta l’aromaticità rispetto a quella chetonica in cui il composto perde l’aromaticità

Contrariamente agli idrocarburi alifatici che non tendono a perdere ioni H⁺ e hanno un valore di pK_a > 50, i composti aromatici come il ciclopentadiene hanno un valore di pK_a molto più basso e, nell’esempio citato, dell’ordine di 16.

Tale maggiore acidità è dovuta al fatto che la base coniugata ovvero l’anione ciclopentadienilico è aromatico e quindi stabilizzato per risonanza

Basicità di eterocicli aromatici

La basicità di eterocicli aromatici in cui è presente l’azoto è influenzata dal doppietto elettronico solitario presente sull’azoto.

Infatti nel caso della piridina in cui il doppietto elettronico non fa parte del sistema aromatico si ha una certa basicità infatti il valore di pK_b è dell’ordine di 9 in quanto l’acido coniugato è anch’esso aromatico e stabilizzato per risonanza

Il pirrolo in cui il doppietto elettronico fa parte del sistema aromatico, invece, ha un valore di pK_b dell’ordine di 18. La  protonazione dell’azoto infatti sottrae il doppietto all’anello con conseguente perdita di aromaticità