náhled|upright=1.1|Diagram aromatického kruhového proudu. B0 je vnější magnetické pole, přičemž červená šipka ukazuje jeho směr. Oranžový kruh znázorňuje směr kruhového proudu a fialové kruhy směr indukovaného magnetického pole.
Aromatický kruhový proud je jev vyskytující se v aromatických molekulách, jako jsou benzen a naftalen. Pokud je směr magnetického pole kolmý na aromatický systém, pak se v aromatickém kruhu vytváří proud delokalizovaných π elektronů; protože nejsou elektrony lokalizované na vazbách a mohou se volně pohybovat, tak na magnetické pole reagují mnohem silněji.
Kruhový proud vytváří vlastní magnetické pole. Mimo kruh má toto pole stejný směr jako použité vnější pole, uvnitř kruhu s ním interaguje a výsledné pole mimo kruh je tak silnější než samotné vnější pole, uvnitř kruhu je naopak slabší.
Význam v NMR spektroskopii Aromatické kruhové proudy mají význam pro NMR, jelikož výrazně ovlivňují chemické posuny jader 1H (protonů) aromatických molekul.
Tento jev umožňuje lépe rozeznávat aromatická jádra. U benzenu dochází k oslabení stínění, protože má magnetické pole indukované mimo kruh stejný směr jako vnější pole a chemický posun je 7,3 ppm, tedy větší než u vinylového protonu v cyklohexenu (5,6 ppm). Protony uvnitř kruhu jsou stíněny, protože zde mají magnetická pole navzájem opačné směry. Tento jev lze také pozorovat u cyklooktadekanonaenu (annulenu), kde šest vnitřních vodíků vykazuje signál o posunu −3 ppm.
U antiaromatických molekul je situace opačná. Dianion annulenu má signál vnitřních protonů na 20,8 ppm a 29,5 ppm, vnější protony se projevují na −1,1 ppm. Kruhový proud u aromatických sloučenin se označuje jako diamagnetický nebo diatropní a u antiaromatických jako paramagnetický nebo paratropní.
Obdobný jev u trojrozměrných fullerenů se nazývá kulový proud.
náhled|střed|600px|Vektory hustot magneticky indukovaných proudů u benzenu (C6H6) vypočítané pomocí kvantově chemických postupů. Směr B0 je kolmý na rovinu molekuly; vlevo jsou zobrazeny pouze vektory v rovině molekuly, napravo pouze vektory 1 a.u. (~53 pm) nad touto rovinou. Paratropní vlivy znázorněny nejsou.
Relativní aromaticita Bylo provedeno několik pokusů o stanovení míry aromaticity podle pozorovaných kruhových proudů.What is aromaticity? Paul von Ragué Schleyer and Haijun Jiao Pure and Applied Chemistry, vol. 68, no. 2, pp. 209-218, 1996 Jedna z těchto metod je založena na stanovení veličiny Λ, definované jako rozdíl naměřené magnetické susceptibility dané sloučeniny a hodnoty vypočtené podle tabulek aditivit skupin. Výrazné záporné hodnoty naznačují aromaticitu, například u benzenu je Λ −13,4. Hodnoty blízké nule odpovídají nearomatickým sloučeninám (pro borazin Λ = −1,7 a pro cyklohexan Λ = 1,1). Velké kladné hodnoty mívají antiaromatické molekuly (pro cyklobutadien Λ = +18).
Lze také měřit chemické posuny lithných iontů (Li+) v komplexech obsahujících aromatické skupiny, protože se lithium navazuje na aromatické kruhy za vzniku π-komplexů. Atom lithia v cyklopentadienylovém komplexu (CpLi, aromatický) má chemický posun −8,6 ppm, Cp vykazuje posun −13,1 ppm.
Výsledky získané oběma postupy závisí na velikosti kruhů.
Chemické posuny nezávislé na jádrech Metoda chemických posunů nezávislých na jádrech umožňuje vypočítat absolutní míru magnetického stínění uprostřed kruhu. Hodnoty se uvádějí s opačným znaménkem, aby byly v souladu s chemickými posuny udávanými pro NMR.
Při tomto postupu záporné hodnoty naznačují aromaticitu a kladné antiaromaticitu.
+Příklady chemických posunů nezávislých na jádrech Látka Chem. posun v ppm Pyrrol −15,1 Thiofen −13,6 Furan −12,3 Naftalen −9,9 Benzen −9,7 Tropylium −7,6 Cyklopentadien −3,2 Cyklohexan −2,2 Pentalen 18,1 Heptalen 22,7 Cyklobutadien 27,6
Model aromaticity založený na harmonickém oscilátoru Harmonický oscilátor aromaticity je normalizovaný součet čtverců odchylek délek vazeb od základní hodnoty, která se přepokládá u plně aromatického systému.How far is the π-electron delocalization of the phenanthrene moiety modified in the aza-analogues and their N-oxides? Beata T. Stępień, Tadeusz M. Krygowski, a Michał K. Cyrański, Jacek Młochowski, Pierluigi Orioli, Francesco Abbate Arkivoc, 2003 U plně aromatické sloučeniny je hodnota 1, u nearomatické 0. Pro kruhy obsahující pouze atomy uhlíku je definována jako:
,
kde V = 257,7 Å−2 je normalizační hodnota, n počet vazeb uhlík–uhlík, a d délky vazeb (dopt = 1,388 Å je základní hodnota, a di jsou pozorované nebo vypočtené délky).
Reference
Kategorie:Elektřina Kategorie:Nukleární magnetická rezonance Kategorie:Fyzikální organická chemie