17.11 : Composti aromatici eterociclici a cinque membri: panoramica

I composti aromatici eterociclici sono composti ciclici aromatici che hanno uno o più eteroatomi, atomi diversi dal carbonio, nell'anello. A seconda del numero di atomi presenti nell'anello, possono essere a cinque o sei membri. Esempi di composti aromatici eterociclici a cinque membri includono pirrolo, furano, tiofene e imidazolo. Il pirrolo è costituito da un atomo di azoto con una coppia solitaria di elettroni. Il furano e il tiofene hanno rispettivamente un eteroatomo di ossigeno e uno di zolfo. Entrambi possiedono due coppie solitarie di elettroni. L'imidazolo differisce dagli altri tre in quanto ha due atomi di azoto come eteroatomi con una coppia solitaria di elettroni su ciascuno di essi. In tutti e quattro i composti eterociclici, tutti gli atomi sono ibridati sp^2, compresi gli eteroatomi.

Di conseguenza, tutti gli atomi hanno un orbitale p non ibridato, perpendicolare al piano dell'anello. In ogni caso, tutti gli atomi di carbonio contribuiscono con un elettrone π e gli eteroatomi contribuiscono con una coppia solitaria di elettroni, occupando l'orbitale p non ibridato. Questo completa il sestetto aromatico e forma un anello chiuso di 6 elettroni π.

La coppia solitaria aggiuntiva di elettroni dell'ossigeno e dell'eteroatomo di zolfo nel furano e nel tiofene, rispettivamente, occupa l'orbitale ibrido sp^2, che giace perpendicolare all'orbitale p, e non partecipa al sistema π. Nel caso dell'imidazolo, la coppia solitaria di elettroni sul secondo atomo di azoto occupa l'orbitale ibrido sp^2 e non partecipa al sistema aromatico π. Pertanto, nel sestetto aromatico è coinvolta la coppia solitaria di elettroni di un solo atomo di azoto.