Control experimental de l’aromaticitat

Publicat el 02/01/2012 per

4


En aquest bloc hem parlat vàries vegades de l’aromaticitat de les molècules. Aquesta és una propietat d’algunes molècules orgàniques i inorgàniques que tenen anells amb dobles enllaços conjugats en la seva estructura. La deslocalització electrònica present en aquests anells els hi confereix una gran estabilitat i baixa reactivitat. Acostument a tenir una elevada simetria i presenten corrents electròniques d’anell paratròpiques el que es tradueix en desplaçaments químics elevats en mesures de RMN de protó. El compost aromàtic per excel·lència és el benzè representat a la Figura 1 tal com va suggerir per primer cop Kekulé.

Figura 1. Les dues formes ressonants del benzè que combinades donen l'estructura promig representada per un cercle en mig del'anell

L’aromaticitat és una propietat que normalment està relacionada amb l’estat fonamental de les molècules estables. Encara que és ben sabut que certs estats excitats són aromàtics, l’aromaticitat dels estats excitats es manté força inexplorada. Des de l’any 1972 i a partir dels estudis de Baird es coneix que l’estat triplet més baix en energia d’un sistema de 4N electrons π és aromàtic. Per la resta d’estats excitats se’n sap poc a nivell teòric (recentment investigadors de l’Institut de Química Computacional han estudiat els estats excitats del benzè, Figura 2) i a nivell experimental no se’n sap gaire bé res, si bé es considera que la major part d’ells són no aromàtics o antiaromàtics.

Figura 2. El benzè en el seu estat fonamental (So) i en diferents estats excitat singlet.

Figura 2. El benzè en el seu estat fonamental (So) i en diferents estats excitats singlet.

Recentment uns investigadors de la Universitat Tècnica de Munich han fet ús de la llum làser per tal de portar el benzè des de l’estat fonamental amb totes les distàncies C-C idèntiques a un estat excitat no-aromàtic que és combinació dels estats So + S2 i on hi ha alternancia d’enllaços simples i dobles. Amb el làser aconsegueixen control·lar la dinàmica dels electrons i anar a parar a un benzè no aromàtic que es pot descriure a partir d’una de les estructures de Kekulé de la Figura 1 (veure Figura 3). Per optimitzar el làser que porta les molècules a l’estat excitat han utilitzat simulacions teòriques de la dinàmica dels electrons en la molècula del benzè a partir de càlculs depenent del temps. Els resultats han sortit publicats en la revista Journal of the American Chemical Society.

Figura 3. Amb el làser els investigadors aconsegueixen passar d'un benzè deslocalitzat a un localitzat de tipus Kekulé.