Baseados nos critérios que uma molécula deve apresentar para ser considerada aromática, prediga quais os compostos são aromáticos? ( 1,0 ponto)
Passo 1
O enunciado pede para decidir se o composto representado por SMILES
é aromático. Informação dada:
- A string SMILES é
, que descreve um anel de cinco carbonos com duas ligações duplas e um carbono carregado positivamente (cátion).
Passo 2
Relembrando, passo a passo, os critérios que um anel deve satisfazer para ser considerado aromático (essas são as ferramentas que vamos usar na prova):
- Ciclicidade: a molécula deve formar um anel fechado.
- Conjugação contínua: todos os átomos do anel devem ter orbitais p que se sobrepõem continuamente ao redor do anel (ou seja, cada átomo do anel deve ser capaz de participar do sistema π).
- Planaridade: a geometria do anel deve permitir que os orbitais p fiquem no mesmo plano para sobreposição máxima.
- Regra de Hückel: o número total de elétrons π que participam do sistema conjugado deve ser da forma
com inteiro não negativo (ou seja, ). Se isso ocorrer, o sistema é aromático. Se o sistema for cíclico, conjugado e planar mas tiver elétrons π ( ), ele é antiaromático (muito instável). Se alguma das condições (conjugação/planaridade) falhar, costuma-se chamar de não aromático (sem estabilização especial).
Explicação de como contar elétrons π (regra prática):
- Cada dupla ligação C=C contribui com
elétrons π. - Um par de elétrons isolado (lone pair) só conta se ele estiver em um orbital p que participa do ciclo.
- Um cátion (carregado positivamente) indica que um elétron foi removido; o centro carregado positivamente geralmente tem um orbital p vazio (não contribui com elétrons π).
- Um radical (um elétron desemparelhado) conta como
elétron π quando apropriado.
Exemplo rápido (para fixar):
- Benzeno tem três duplas →
elétrons π; então é aromático. - Ciclobutadieno tem duas duplas →
elétrons π; então é antiaromático (se planar e conjugado).
Passo 3
Interpretando a SMILES
:
- É um anel de cinco carbonos (ciclopentano base) com duas ligações duplas localizadas: há, portanto, exatamente duas ligações C=C no anel.
- Há um átomo de carbono com carga positiva (indicado por
). Esse carbono, por ser carbocátion, terá um orbital p vazio (configuração sp2 típica) — isto é, ele não contribui com elétrons π, mas participa da conjugação porque possui um orbital p (vazio) que se alinha com os demais p. - Conclusão estrutural provisória: o sistema é cíclico e cada átomo do anel pode ter um orbital p (logo o anel é conjugado). Em condições ideais o anel tende a ser planar (ring com átomos sp2), então podemos aplicar a contagem de elétrons π.
Passo 4
Contagem dos elétrons π para este composto:
- Cada ligação dupla C=C contribui com
elétrons π. - Observando a SMILES, existem duas duplas no anel → contribuição total das duplas:
elétrons π. - O carbono carregado positivamente tem um orbital p vazio e, portanto, contribui com
elétrons π. - Não há pares livres relevantes fornecidos na SMILES que participem do sistema π.
Logo o total de elétrons π é
.
Passo 5
Aplicando a regra de Hückel:
- Para ser aromático precisamos que o número de elétrons π seja da forma
com inteiro. - Testando
dá , não inteiro — portanto não satisfaz a forma . - Porém
é da forma com , ou seja, se o sistema for cíclico, conjugado e planar, ele se encaixa na condição de antiaromático.
Interpretação química-prática:
- O íon mostrado é o ciclopentadienil cátion (fórmula global
). Com elétrons π em um anel conjugado e plano, ele é antiaromático — isso o torna muito instável e reativo; na prática tal sistema tende a distorcer-se (perder planaridade) ou reagir rapidamente para evitar a antiaromaticidade. Mas, segundo os critérios estritos de aromaticidade (assumindo planaridade e conjugação), ele é antiaromático, logo não é aromático.
Passo 6
Dica rápida para a prova (truque de bolso):
- Conte elétrons π (duplas =
cada, pares que participam = , radicais = , cátions = removem elétrons). - Se total
→ aromático; se total e o sistema for plano e conjugado → antiaromático; se não for conjugado/planar → não aromático. - Exemplos para lembrar: benzeno
elétrons → aromático; ciclobutadieno elétrons → antiaromático; ciclopentadienil ânion elétrons → aromático.
Resposta
Não é aromático — é antiaromático (ciclopentadienil cátion, com
elétrons π).