Aromaticidad en pirrol, furano, tiofeno

Curso de Modelado Molecular
Aromaticidad en pirrol, furano, tiofeno.
I)
INTRODUCCIÓN
El benceno posee una estabilidad inusual relativa a la que podría esperarse del
“1,3,5-ciclohexatrieno” (una molécula que no existe). Consecuentemente, la hidrogenación
del benceno a 1,3-ciclohexadieno es levemente endotérmica, mientras que las
correspondientes reacciones de hidrogenación para pasar de 1,3-ciclohexadieno a
ciclohexeno y finalmente a ciclohexano son ambas significativamente exotérmicas.
H2
H2
H2
endotérmica
exotérmica
exotérmica
La interpretación usual es que la adición del hidrógeno al benceno intercambia un
doble enlace C=C por dos enlaces C-H, pero al hacerlo destruye la aromaticidad, mientras
que las adiciones al 1,3-ciclohexadieno y ciclohexeno, hacen el mismo intercambio pero no
destruyen la aromaticidad. Por lo tanto, la diferencia en las entalpías de hidrogenación del
benceno y el 1,3.ciclohexadieno corresponde (aproximadamente) a la estabilización
aromática del benceno (experimentalmente unas 33 kcal/mol).
Se aplicará el mismo análisis hecho para el benceno, estudiando las siguientes
reacciones de hidrogenación de heterociclos:
X
H2
X
H2
X
X = S, O, NH
para el pirrol, furano y tiofeno. Se hacen cálculos con geometría óptima para cada una de
las geometrías involucradas, a nivel AM1 y a partir de las energías de las reacciones
(entalpías de reacción) se obtendrá una estimación de la aromaticidad de estas moléculas.
Se debe tener en cuenta que el método que se emplea es poco exacto en este caso (AM1
predice 24 kcal/mol para el benceno comparando con un valor experimental de 33
kcal/mol).
II) OBJETIVOS Y METODOLOGÍA



Construir y optimizar a nivel AM1 todas las moléculas requeridas para evaluar la
primera y segunda energía de hidrogenación de pirrol, furano y tiofeno.
Registrar todos los datos y calcular las energías de hidrogenación E1 y E2 (adición de
una y dos moléculas de hidrógeno).
Utilizar la diferencia E1-E2 como medida de la aromaticidad y analizar como se
comparan estos resultados con los del benceno.
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Curso de Modelado Molecular
III) RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
H formación (kcal/mol)
X
NH
O
S
Pirrol
Dihidropirrol
Tetrahidropirrol
Furano
Dihidrofurano
Tetrahidrofurano
Tiofeno
Dihidrotiofeno
Tetrahidrotiofeno
H formación H2 =
X
+
Hf1
H2
X
HfH2
X
+
Hf2
X
H2
H2= Hf3 - Hf2 - Hf2
Hf3
HfH2
Hf2
H1= Hf2 - Hf1 - HfH2
E1-E2= H1 - H2
X
H1 (kcal/mol)
H2 (kcal/mol)
NH
O
S
2
E1–E2 =H1 - H2
(kcal/mol)