En química orgánica , la regla de Hückel predice si una molécula de anillo plano tendrá propiedades aromáticas . La base de la mecánica cuántica para su formulación fue elaborada por primera vez por el químico físico Erich Hückel en 1931. [1] [2] La expresión sucinta como la regla 4 n + 2 se ha atribuido a W. v. E. Doering (1951), [3] [4] aunque varios autores estaban usando este formulario más o menos al mismo tiempo. [5]
De acuerdo con el concepto de Möbius-Hückel , una molécula de anillo cíclico sigue la regla de Hückel cuando el número de sus electrones π es igual a 4 n + 2, donde n es un número entero no negativo , aunque en realidad solo se establecen ejemplos claros para valores de n = 0 hasta aproximadamente n = 6. [6] La regla de Hückel se basó originalmente en cálculos utilizando el método de Hückel , aunque también se puede justificar considerando una partícula en un sistema de anillos, por el método LCAO [5] y por el Pariser– Método de Parr-Pople .
Los compuestos aromáticos son más estables de lo previsto teóricamente utilizando datos de hidrogenación de alquenos simples ; la estabilidad adicional se debe a la nube deslocalizada de electrones, llamada energía de resonancia . Los criterios para compuestos aromáticos simples son:
La regla se puede utilizar para comprender la estabilidad de los hidrocarburos monocíclicos completamente conjugados (conocidos como anulenos ), así como sus cationes y aniones. El ejemplo más conocido es el benceno (C 6 H 6 ) con un sistema conjugado de seis electrones π, que equivale a 4 n + 2 para n = 1. La molécula sufre reacciones de sustitución que preservan el sistema de seis electrones π en lugar de reacciones de adición que lo destruiría. La estabilidad de este sistema de electrones π se conoce como aromaticidad . Aún así, en la mayoría de los casos, los catalizadores son necesarios para que ocurran las reacciones de sustitución.
El anión ciclopentadienilo ( C
5H–
5) con seis electrones π es plano y se genera fácilmente a partir del ciclopentadieno inusualmente ácido (p K a 16), mientras que el catión correspondiente con cuatro electrones π está desestabilizado, es más difícil de generar que los cationes de pentadienilo acíclicos típicos y se cree que es antiaromático. [8] De manera similar, el catión tropilio ( C
7H+
7), también con seis electrones π, es tan estable en comparación con un carbocatión típico que sus sales pueden cristalizarse a partir de etanol. [8] Por otro lado, a diferencia del ciclopentadieno , el cicloheptatrieno no es particularmente ácido (p K a 37) y el anión se considera no aromático. El catión ciclopropenilo ( C
3H+
3) [9] [10] y el dianión triboraciclopropenilo ( B
3H2–
3) se consideran ejemplos de un sistema de dos electrones π, que se estabilizan en relación con el sistema abierto, a pesar de la tensión angular impuesta por los ángulos de enlace de 60°. [11] [12]