Vogel-Aromaten

Definition und Bedeutung

Vogel-Aromaten sind eine Stoffgruppe der organischen Chemie. Sie gehören zu den Annulenen, also cyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen mit konjugierten Doppelbindungen. Durch eine Verbrückung bestimmter Ringatome wird ihre räumliche Anordnung, die Konformation, so festgelegt, dass die Moleküle aromatischen Charakter besitzen. Ohne diese Verbrückung wären die entsprechenden Moleküle wegen ihrer nicht fixierten Konformation nicht aromatisch.

Die Verbrückung kann beispielsweise durch eine Methylengruppe, eine Etherbrücke oder ein Imin entstehen. Aufgrund dieser Brücken zählen Vogel-Aromaten zugleich zur Stoffklasse der Cyclophane. Der Begriff ist nach dem deutschen Chemiker Emanuel beziehungsweise Emmanuel Vogel (1927–2011) benannt, der 1964 erste Arbeiten zu diesem Stoffgebiet veröffentlichte.

Aromatisierung von Annulenen

Ein wichtiges Beispiel ist [10]Annulen. Es erfüllt zwar die Hückel-Regel, ist aber dennoch nicht aromatisch. Die für Aromatizität notwendige Konformation wäre energetisch ungünstig, weil die innenständigen, annulären H-Atome im Ring eine starke sterische Hinderung verursachen. Gemeint ist die naphthalinähnliche Form des (Z,E,Z,Z,E)-Isomers.

Statt diese aromatische Form dauerhaft einzunehmen, lagert sich das (Z,E,Z,Z,E)-Isomer von [10]Annulen in ein stabiles, jedoch nicht aromatisches 4a,8a-Dihydronaphthalin um. Ein aromatisches [10]Annulen wäre daher nur denkbar, wenn die innenständigen annulären H-Atome nicht vorhanden wären. Genau dies wird durch Verbrückungen erreicht. Aromatisch sind beispielsweise 1,6-Methano-[10]annulen, 1,6-Epoxy-[10]annulen und 1,6-Imino-[10]annulen. Der aromatische Charakter kann unter anderem mit NMR-Spektroskopie nachgewiesen werden.

Synthese eines Vogel-Aromaten

Eine Synthese von 1,6-Methano[10]annulen wurde 1974 von Emmanuel Vogel und seinen Mitarbeitern entwickelt. Ausgangsstoff ist Naphthalin 1. Die Reaktionsfolge umfasst mehrere Schritte:

• Naphthalin 1 wird durch eine Birch-Reduktion zu 1,4,5,8-Tetrahydronaphthalin 2 reduziert.
• Danach erfolgt eine chemoselektive Cyclopropanierung mit Dichlorcarben zu Verbindung 3.
• Verbindung 3 wird zu Verbindung 4 reduziert.
• Abschließend wird 4 mit DDQ zum Vogel-Aromaten 5 oxidiert.

Bei der Oxidation von 4 entsteht zunächst ein nicht dargestelltes Norcaradien-Intermediat. Dieses lagert sich durch eine thermische elektrocyclische Ringöffnung in das im Artikel als Produkt 10 bezeichnete Produkt um.