Was ist ein pi-Komplex und was ein sigma-Komplex?
Was ist ein pi-Komplex und was ein sigma-Komplex?
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Der sigma-Komplex ist ein Intermediat, welches bei Substitutionsreaktionen (elektrophil/nucleophil) an aromatischen Systemen entsteht. Dieser Komplex ist häufig der geschwindikeitbestimmende Schritt und beschreibt einen Zustand in dem der Ring eine Bindung zum Elektrophil/Nucleophil ausbildet und dabei seine Aromatizität verliert. Dieses Intermediat kann nur unter Ausnahmebedinungen isoliert werden, i.d.R. ist dieser Komplex thermodynamisch so ungünstig, dass er sofort weiter reagiert. Das atomatische System bildet sich zurück indem das zu substituiernde Atom abgespalten wird.
Wenn du also Benzol mit Br2 unter Anwesenheit eines geeigneten Katalysators (z.B. Eisen(III)chlorid) reagieren lässt ist der sigma-Komplex jener Punkt, an dem dein Benzol eine Bindung zum Brom ausbildet und dabei sein aromatisches System verliert. Unmittelbar im Anschluss wird das Benzol allerdings ein Wasserstoff-Teilchen abspalten um die Aromazität wieder herzustellen. Wir reden hier von wenigen Nanosekunden in denen dieses Intermediat tatsächlich existiert ehe es weiter reagiert. Allerdings ist es wichtig dieses Intermediat zu betrachten, wenn man den Mechanismus, also den Reaktionsweg, einer solchen Reaktion begreifen möchte.
Ein pi-Komplex ist eine Donor-Akzeptor-Komplex zwischen einem Elektrophil und einem Aromaten. Hierbei muss man das delokalisierte Elektronensystem als einen Ort einer größeren Elektronendichte begreifen. Alle Mehrfachbindungen sind durch den pi-Charakter der Bindungselektronen Orte, die elektrophil angegriffen werden können. Durch die Aromazität folgt allerdings auch eine gewisse Polarisierbarkeit. Daher können sich auch koordinative Bindungen zwischen Elektrophilen und dem aromatischen System ausbilden, das tun sie oft sogar lieber als anzugreifen, denn anders als bei einer Substitution entsteht bei Koordinationsbindungen keine echte kovalente Bindung und die Aromatizität wird nicht zerstört.