Baseados nos critérios que uma molécula deve apresentar para ser considerada aromática, prediga quais os compostos são aromáticos? ( 1,0 ponto)
Passo 1
Vou deixar bem claro o que o enunciado pede e o que ele fornece. O enunciado apresenta a molécula na forma SMILES:
O pedido é: prever se esse composto é aromático.
Informações extraídas do SMILES (essas são as informações relevantes que o enunciado dá):
- A estrutura é um anel cíclico com 6 átomos de carbono (um anel de seis membros).
- No anel há três ligações duplas alternadas (ou seja, há conjugação ao longo do ciclo).
- Um dos carbonos está indicado como carregado positivamente (
), ou seja, há um carbocátion localizado formalmente em um dos carbonos do anel.
O que preciso responder: dizer se a molécula é aromática ou não (e justificar).
Passo 2
Relembrando, de forma bem didática e sem pular etapas, os critérios que uma molécula deve satisfazer para ser considerada aromática (critério de Hückel, versão prática):
- A molécula deve ser cíclica (formar um anel fechado).
- O anel deve ser planar (os orbitais
podem se sobrepor em todo o ciclo). - O sistema deve ser conjugado ao redor do ciclo — ou seja, cada átomo do anel que participa da cadeia π deve ter um orbital
disponível para a deslocalização eletrônica (normalmente esse átomo é ou tem um orbital vazio, mas que participa da ressonância). - O número total de elétrons π do sistema conjugado deve satisfazer a regra de Hückel:
Exemplos rápidos para fixar:
- Benzeno: tem três ligações duplas ⇒
elétrons . Como , é aromático. - Ciclobutadieno: tem duas ligações duplas ⇒
elétrons . Como , não satisfaz (é antiaromático, se for planar e conjugado).
Passo 3
Identificar a topologia eletrônica da molécula dada e contar os elétrons
.
Interpretação do SMILES (explicando passo a passo):
- Há um anel com seis átomos de carbono.
- Existem três ligações duplas no anel (alternadas), logo, à primeira vista, há
ligações , cada uma com elétrons:
Agora preciso discutir o efeito do carbocátion (
) na contagem de elétrons
e na conjugação:
- Um carbocátion
tem um orbital vazio; esse orbital vazio pode participar da deslocalização eletrônica (ressonância) como sítio que aceita densidade eletrônica, tornando possível a deslocalização do sistema π por sobreposição dos orbitais . - Ou seja, embora o carbono carregado positivamente não aporte um elétron ao sistema π, ele mantém a conjugação porque possui um orbital
disponível (vazio) alinhado com os demais do anel; isso permite que os elétrons das demais duplas se desloquem (ressonância), delocalizando a carga positiva por todo o anel. - Assim, o anel continua sendo conjugado e plano (geometria
típica favorece planaridade) e o sistema π em volta do anel é formado pelas três ligações duplas, totalizando elétrons .
Portanto, a contagem relevante de elétrons
para decidir aromatidade neste caso é
Passo 4
Aplicar a regra de Hückel:
- Verifico se
satisfaz para algum inteiro .
ou seja, com
a condição é satisfeita. Logo, a contagem de elétrons
obedece à regra de Hückel.
Além disso, já argumentei que:
- o sistema é cíclico;
- a presença do carbocátion não quebra a conjugação porque o carbono carregado é
com orbital vazio que participa da ressonância (permite delocalização da carga); - a geometria esperada é planar (ou ao menos suficientemente plana para sobreposição de
orbitais), permitindo a deslocalização.
Com todos os critérios (cíclico, planar, conjugado e
elétrons
) satisfeitos, concluo que o sistema é aromático.
Vou acrescentar uma intuição prática: esta espécie é análoga, em comportamento, a outros íons aromáticos conhecidos (por exemplo, o cátion tropílio
que também tem 6 elétrons
e é aromaticamente estabilizado). Aqui, a carga positiva está deslocalizada sobre o anel conjugado, o que confere estabilidade aromática.
Passo 5
Resumo didático final (como usar isso na prova):
- Passo para decidir aromatidade: identificar se o anel é conjugado; contar elétrons
(cada dupla = 2 elétrons; um orbital vazio em um carbocátion pode participar na ressonância mas não soma elétrons); aplicar . - Se a contagem der
, diga imediatamente: aromático ( ). - Se tiver dúvida sobre o efeito de uma carga, verifique se o centro carregado tem um orbital
alinhado (ou seja, é ); se sim, a conjugação pode continuar e a contagem de elétrons normalmente vem das duplas existentes.
Resposta
Aromático.