Pruebas experimentales y teóricas para la energía de estabilización aromática en macrociclos grandes

Área de la Ciencia:

• Química orgánica
• Química Física
• Química supramolecular

Sus antecedentes:

• La aromaticidad, una característica clave de las moléculas cíclicas, confiere una mayor estabilidad termodinámica.
• Los estudios previos sobre la energía de estabilización aromática (ASE) se limitaron en gran medida a los sistemas de anillos pequeños (hasta 18 electrones π).
• La detección experimental de ASE en sistemas π conjugados más grandes seguía siendo un desafío significativo.

Objetivo del estudio:

• Detectar y cuantificar experimentalmente la energía de estabilización aromática (ASE) en grandes nanoanillos de porfirina conjugados con π.
• Investigar el grado de aromaticidad en macrociclos que exceden el límite tradicional de 18 π-electrones.
• Para comparar los hallazgos experimentales con cálculos teóricos y sistemas aromáticos establecidos como el [18] anuleno.

Principales métodos:

• Análisis de los potenciales redox para calcular los cambios de energía de las reacciones isodémicas (aromáticas <-> antiaromáticas).
• Medición de las barreras energéticas a los equilibrios conformacionales que alteran la aromaticidad.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para apoyar las observaciones experimentales y predecir los valores ASE.

Principales resultados:

• Detección experimental de ASE en nanoanillos catiónicos de porfirina con circuitos de Hückel de 76-108 π-electrones.
• Los ASEs medidos en los nanorredes de porfirina oscilaron entre 1 y 5 kJ mol-1.
• Los cálculos de DFT predijeron ASEs en el rango de 1-16 kJ mol-1, consistente con los datos experimentales.

Conclusiones:

• La energía de estabilización aromática es verificable experimentalmente en grandes nanorredes de porfirina conjugados con π.
• Este estudio amplía la comprensión de la aromaticidad a los macrociclos con significativamente más de 18 electrones π.
• Los hallazgos contribuyen a una comprensión fundamental de la aromaticidad en los sistemas π extendidos y los macrociclos grandes.