17.9 : Anions d’hydrocarbures aromatiques : aperçu structurel

Les hydrocarbures neutres comme le cyclopentadiène avec un nombre impair d'atomes de carbone et un groupe CH₂ intermédiaire dans le cycle ne sont pas aromatiques. Le cyclopentadiène avec 4 électrons π ne satisfait pas à la règle des électrons 4n + 2 π. De plus, le groupe CH₂ intermédiaire est hybride sp³ et ne dispose pas d'une orbitale p vacante, interrompant ainsi le chevauchement des orbitales p de manière continue et empêchant la délocalisation des électrons π dans tout l'anneau.

En raison de l'absence de chevauchement continu des orbitales p, le cyclopentadiène ne répond pas aux critères d'aromaticité. Cependant, l'élimination d'un hydrogène avec les deux ou un ou aucun électron du groupe CH₂ entraîne la conversion du carbone sp³ en sp², convertissant ainsi le cyclopentadiène en cation, radical et anion cyclopentadiényle, respectivement, ayant une orbitale p vacante. Parmi les trois espèces, le cation cyclopentadiényle et le radical avec respectivement quatre et cinq électrons π ne répondent pas aux critères de 4n + 2 électrons π et ne sont pas aromatiques. D'autre part, l'anion cyclopentadiényle avec 6 électrons π, un anneau continu superposé d'orbitales p et une densité électronique π délocalisée devient aromatique. La carte du potentiel électrostatique de l'anion corrobore la délocalisation des électrons π dans tout l'anneau. De plus, les cinq structures de résonance de l'anion cyclopentadiényle et l'occupation des orbitales moléculaires de liaison par les 6 électrons π du diagramme de gel valident la stabilité inhabituelle de l'anion.