17.11 : Composés aromatiques hétérocycliques à cinq membres : aperçu

Les composés aromatiques hétérocycliques sont des composés cycliques aromatiques et possédant un ou plusieurs hétéroatomes (atomes autres que le carbone) dans le cycle. Selon le nombre d'atomes présents dans le cycle, ils peuvent avoir cinq ou six chaînons. Des exemples de composés aromatiques hétérocycliques à cinq chaînons comprennent le pyrrole, le furane, le thiophène et l'imidazole. Le pyrrole est constitué d'un atome d'azote possédant une paire d'électrons libres. Le furane et le thiophène ont respectivement un hétéroatome d’oxygène et un hétéroatome de soufre. Les deux possèdent deux paires d’électrons libres. L'imidazole diffère des trois autres en ce qu'il possède deux azotes comme hétéroatomes avec une paire libre d'électrons sur chaque atome d'azote. Dans les quatre composés hétérocycliques, tous les atomes sont hybridés sp², y compris les hétéroatomes.

Par conséquent, tous les atomes ont une orbitale p non hybridée perpendiculaire au plan de l’anneau. Dans chaque cas, tous les atomes de carbone contribuent à un électron π et les hétéroatomes contribuent à une seule paire d’électrons, occupant l’orbitale p non hybridée. Ceci complète le sextet aromatique et forme une boucle fermée de 6 électrons π .

La paire libre supplémentaire d'électrons d'hétéroatome d'oxygène et de soufre dans le furane et le thiophène, respectivement, occupent l'orbitale hybride sp², qui est perpendiculaire à l'orbitale p, et ne participent pas au système π. Dans le cas de l'imidazole, la paire d'électrons libres sur le deuxième atome d'azote occupe l'orbitale hybride sp² et ne participe pas au système π aromatique. Par conséquent, la paire d’électrons libres d’un seul atome d’azote est impliquée dans le sextet aromatique.