17.9 : الأنيونات الهيدروكربونية العطرية: نظرة عامة هيكلية

الهيدروكربونات المحايدة مثل السيكلوبنتاديين التي تحتوي على عدد فردي من ذرات الكربون ومجموعة واحدة متداخلة من CH₂ في الحلقة ليست عطرية. حلقي البنتادين الذي يحتوي على 4 إلكترونات π لا يحقق قاعدة الإلكترون 4n + 2 π. بالإضافة إلى ذلك، فإن مجموعة CH₂ المتداخلة عبارة عن sp³ مهجنة وتفتقر إلى مدار p شاغر، وبالتالي تقطع تداخل مدارات p بطريقة مستمرة ومنع عدم تمركز إلكترونات π في جميع أنحاء الحلقة.

ونظرًا لغياب التداخل المستمر للمدارات p، فإن السيكلوبنتادايين لا يتوافق مع معايير العطرية. ومع ذلك، فإن إزالة هيدروجين واحد مع إلكترونين أو واحد أو بدون إلكترونات من مجموعة CH₂ يؤدي إلى تحويل كربون sp³ إلى sp²، وبالتالي تحويل سيكلوبنتاديين إلى كاتيون سيكلوبنتاديينيل وجذر وأنيون، على التوالي، مع وجود مدار p شاغر. من بين جميع الأنواع الثلاثة، فإن كاتيون البنتادينيل الحلقي والجذري الذي يحتوي على أربعة وخمسة إلكترونات π، على التوالي، لا يستوفي معايير 4n + 2 π إلكترونات وليست عطرية. من ناحية أخرى، أنيون سيكلوبنتادينيل مع 6 إلكترونات، وحلقة متداخلة مستمرة من مدارات p، وكثافة إلكترون π غير متمركزة، تصبح عطرية. تدعم خريطة الجهد الكهروستاتيكي للأنيون إلغاء تحديد موقع الإلكترونات في جميع أنحاء الحلقة. علاوة على ذلك، فإن هياكل الرنين الخمسة لأنيون سيكلوبنتادينيل وشغل المدارات الجزيئية الرابطة بواسطة جميع الإلكترونات 6 π في مخطط فروست تؤكد صحة الاستقرار غير العادي للأنيون.