El ciclodecapentaeno o [10]anuleno es un anuleno con fórmula molecular C 10 H 10 . Este compuesto orgánico es un sistema cíclico conjugado de 10 electrones pi y, según la regla de Huckel , debería mostrar aromaticidad . Sin embargo, no es aromático porque varios tipos de tensión del anillo desestabilizan una geometría completamente plana. [1] : 121–122
Aunque no es aromático en sí mismo, el [10]anuleno puede realizar la transición entre diferentes isómeros conformacionales a través de estados excitados aromáticos o cuasiaromáticos , de modo que su isomería conformacional se fija solo a temperaturas criogénicas extremas . [2] Comprender la composición y la reactividad de estas mezclas computacionalmente ha resultado difícil, [3] porque una gran cantidad de conformaciones minimizan la energía localmente . [4]
El isómero todo cis ( 1 ), un decágono completamente convexo , tendría ángulos de enlace de 144°, lo que crea grandes cantidades de tensión angular en relación con los 120° ideales en la hibridación atómica sp 2 . En cambio, el isómero todo cis adopta una conformación plana similar a un barco ( 2 ) para aliviar la tensión angular, [5] aunque también es menos estable que el siguiente isómero plano, trans , cis , trans , cis , cis -[10]anuleno ( 3 ). [ cita requerida ] Sin embargo, incluso el isómero (3) es inestable, sufre de repulsión estérica entre los dos átomos de hidrógeno internos, [6] y tiende a distorsionarse en el perímetro de dos círculos fusionados, uno más grande y el otro más pequeño, como en el azuleno . [2] El isómero no planar trans , cis , cis , cis , cis es el más estable de todos los isómeros posibles, [ cita requerida ] aunque no está claro si también tiene una configuración similar a un barco como en el confórmero ( 4 ), o la configuración de "corazón" producida si un hidrógeno interno en el confórmero ( 3 ) se volteara de adentro hacia afuera. [2]
El ciclodecapentaeno puede sufrir una transposición electrocíclica a [7] o a partir de dihidronaftaleno. La fotólisis de este último genera [10]anuleno, pero rápidamente vuelve a convertirse en reactivo, incluso a temperaturas criogénicas. [1] : 122
La aromaticidad puede inducirse en compuestos que tienen un núcleo de tipo [10]anuleno si otros sustituyentes imponen la planaridad. Se conocen dos métodos para hacerlo.
Un método consiste en sustituir formalmente dos átomos de hidrógeno por un puente de metileno ( −CH 2 − ); esto da lugar al bicíclico planar 1,6-metano[10]anuleno ( 5 ). De hecho, el 1,6-metano[10]anuleno no presenta alternancia de longitud de enlace en su estructura de rayos X y signos de una corriente de anillo diamagnético reveladora en su espectro de RMN . [3] Asimismo, un puente de metino tricíclico da lugar a una estructura aromática ( 6 ) similar al ion oxonio estable oxatriquinaceno . [8]
Cuando se desprotona para formar el anión, este tipo de compuesto se estabiliza aún más. El carbanión mejora la planaridad de la molécula y el número de estructuras de resonancia que se pueden dibujar se extiende a 7, incluidas dos formas de resonancia con un anillo de benceno completo. La química computacional sugiere que un derivado de anuleno tricíclico[10] con un anillo de benceno anulado y un conjunto completo de sustituyentes ciano ( 7 ) sería uno de los compuestos más ácidos conocidos, con un p K a calculado en DMSO de −30,4 (en comparación con, por ejemplo, −20 para el ácido mágico ). [ 9 ]
El otro método consiste en eliminar más hidrógenos y desarrollar enlaces triples o ciclopropanos a lo largo del anillo. Por lo tanto, los estudios computacionales sugieren que el ciclodecatetraeno es (aunque formalmente un sistema 12-π) plano y aromático, [10] al igual que el biciclo[8.1.0]undeca-1,3,7,9-tetraen-5-ino. [11] Predecir la aromaticidad de estos compuestos no siempre es obvio: el hidrocarburo policíclico tetradihidronafto[10]anuleno, en el que un isómero de valencia de [10]anuleno está fusionado a dos naftalenos , no exhibe aromaticidad dentro del anillo central 10-π. [12]