I circuleni sono una sottoclasse di idrocarburi policiclici aromatici la cui struttura molecolare è costituita da una sequenza di anelli benzenici condensati che si chiude ad anello. In tal modo vengono a formarsi un poligono esterno e uno interno di atomi di carbonio. Dal poligono interno (poligono centrale) di n lati, e n anelli benzenici condensati, si origina la loro nomenclatura sistematica, per la quale un generico circulene si indica come [n]circulene. Da questo segue che la loro formula generale è C4nH2n.

I circuleni sono stati considerati anche come eliceni chiusi, nei quali cioè il primo anello è condensato con l'ultimo. Da un altro punto di vista, gli [n]circuleni possono essere considerati [n]radialeni aventi i doppi legami esociclici connessi a due a due da ponti vinilene. Inoltre, gli [n]circuleni con n pari possono essere considerati, in corrispondenza con il poligono esterno e quello interno, come doppi annuleni (annulene esterno e annulene interno o annulene dentro annulene, modello AWA, annulene within annulene), con possibili risvolti sulla loro corrente d'anello e quindi sulla loro aromaticità. In ogni caso, un [n]circulene è un idrocarburo che ha nella molecola n+1 cicli di atomi di carbonio, tutti ibridati sp2.

I circuleni fanno parte della classe più ampia dei poliareni geodetici (alla quale appartengono anche i fullereni, i nanotubi di carbonio, gli eliceni e il sumanene), nei quali lo scheletro carbonioso disegna una superficie concava o convessa.

Oltre al nome sistematico, alcuni circuleni più noti hanno preso un nome proprio (vide infra).

Dei circuleni sono noti alcuni comlessi arenici con l'atomo metallico a sandwich tra due anelli aromatici.

Caratteristiche I circuleni hanno tutti gli atomi di carbonio ibridati sp2, ma questo non grarantisce che la loro molecola sia planare. La necessaria chiusura dei due poligoni, interno ed esterno, deve potersi conciliare con lunghezze e angoli di legame, i quali possono però variare molto poco rispetto ai loro valori standard, altrimenti la tensione e l'ingombro sterico generati possono essere proibitivi per la stabilità della molecola. La chiusura dei poligoni può anche essere raggiunta più agevolmente per allontanamento dalla planarità della molecola.

circulene e circulene A tal proposito, il più semplice membro dei circuleni, il circulene (C12H6), non è noto; neanche il circulene (C16H8) è noto, sebbene ne sia noto un derivato con quattro anelli benzenici condensati, il tetrabenzocirculene, detto anche quadrannulene. Questi primi due circuleni sono previsti avere una molecola non planare, a forma di conca (o vaso), più ripida per il circulene.

circulene (corannulene) Il circulene (C20H10), più noto come corannulene, venne ottenuto inizialmente nel 1966 con una sintesi multistadio; procedure di sintesi successivamente migliorate, a partire dal 2,7-dimetilnaftalene, hanno permesso di ottenerne anche quantità dell'ordine del chilogrammo. Il corannulene è ottenibile come solido cristallino colorato in giallo pallido (Tfus. = 268-269 °C), parzialmente solubile in solventi organici apolari o poco polari, come toluene e cloroformio, dando soluzioni arancione.

Come per i due membri precedenti, la sua molecola è a forma di conca, accertata con la cristallografia ai raggi X, la cui simmetria molecolare è C5v. La molecola del corannulene è notevolmente polare, il suo momento di dipolo è pari a circa 2,1 D (1,86 per l'acqua). Il suo potenziale di ionizzazione è pari a 7,83 ± 0,02 eV, un valore un po' più alto di quello del circulene successivo, coronene, la cui molecola però è planare e apolare, vide infra, ma un valore decisamente inferiore a quello del benzene (9,244 eV). La sua affinità elettronica è stimata essere 0,50 ± 0,10 eV.

Il suo sistema dei legami pi-greco ha 20 elettroni π e pertanto il corannulene sarebbe antiaromatico in base alla regola di Hückel, che però vale strettamente solo per molecole monocicliche. In merito alla sua possibile aromaticità, lo schema teorico che venne proposto inizialmente, consistente in un annulene esterno di 14 elettroni π e uno interno di 6 elettroni π, entrambi valori conformi alla regola di Hückel per l'aromaticità, è stato successivamente posto in discussione.

circulene (coronene) Il circulene (C24H12), più noto come coronene, è un solido giallo-verde chiaro, fluorescente all'ultravioletto, che è presente in natura in forma praticamente pura nel raro minerale carpathite. Si forma nel processo del cracking idrogenante (hydrocracking) del petrolio; da questo lo si può ricavare in forma pura (cristalli aghiformi) per lenta ricristallizzazione da toluene. La sua molecola è interamente planare, simmetria molecolare D6h, per cui il suo momento dipolare è nullo. Il suo potenziale di ionizzazione è di 7,29 eV o 7,21 ±0,02 eV (9,244 eV per il benzene) e la sua affinità elettronica è 0,47 eV, un valore notevolmente alto per un idrocarburo.

circulene e circulene (kekulene) Sono stati sintetizzati in laboratorio il circuleneExtended systems of closed helicene. Synthesis and characterization of and [7.7]-circulene Koji Yamamoto Pure & Appl. Chern., Vol. 65, No. 1, pp. 157-163, 1993. Online article e il circulene (o kekulene).

Rassegna

Note

Voci correlate

Eliceni Radialeni Annuleni Coronene Kekulene

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