Classifique as espécies químicas abaixo como: aromática, antiaromática ou não aromática. Justifique sua resposta.
d)

Passo 1

O enunciado pede que eu classifique cada uma das duas espécies como: aromática, antiaromática ou não aromática, justificando. As informações dadas são as duas estruturas em SMILES:
  • Espécie 1: [C+]1C=CC=CC=C1.
    Observações extraídas do SMILES: é um anel de 6 carbonos com três ligações duplas (alternadas) e um carbono com carga positiva indicada ( [C+]).
  • Espécie 2 (marcada como d)): C1=C\backslash C=C/C/C=C\backslash C=C/1.
    Observações extraídas do SMILES: é um anel com 8 carbonos e quatro ligações duplas alternadas (estrutura básica do ciclooctatetraeno, COT).

Passo 2

Para decidir se uma espécie é aromática/antiaromática/não aromática uso os critérios clássicos (explicando cada um de forma simples):
  • Critério geométrico e de conjugação: a molécula deve ser cíclica e ter conjugação contínua de orbitais p ao redor do anel — isto é, cada átomo do anel deve poder colocar um orbital p perpendicular ao plano do anel para permitir a delocalização eletrônica. Se a conjugação é interrompida (átomo sp³ no anel ou parcelas fora de conjugação) então não há aromaticidade.
  • Critério de planaridade: para que os orbitais p possam sobrepor ao longo de todo o anel eles têm de estar aproximadamente no mesmo plano (ou pelo menos alinhados). Se a molécula é muito deformada (não planar) a sobreposição fica pobre e a conjugação cíclica efetiva se perde.
  • Regra de Hückel (para sistemas monocíclicos, conjugados e planos): o número de elétrons π que promovem aromaticidade obedece \,4n+2\, (onde n é inteiro 0,1,2,\dots). Se o número de elétrons π é exatamente \,4n+2\, então o sistema é aromaticamente estável. Se o sistema for conjugado e plano e tiver \,4n\, elétrons π então ele é antiaromático (fortemente desestabilizado). Se a molécula evita ficar planar ou perde conjugação para evitar \,4n\, situação, ela se torna não aromática (sem ganho ou perda de estabilidade típica de aromaticidade/antiaromaticidade).
  • Contagem de elétrons π: cada ligação dupla C=C fornece 2 elétrons π. Pares não-ligantes (lone pairs) em heteroátomos podem entrar na contagem dependendo de se eles ocupam orbitais p conjugados. Cargas formais também influenciam se um átomo contribui com elétrons π (um átomo com orbital p vazio não contribui com elétron π).
Exemplos rápidos para fixar: benzeno tem 3 duplas \Rightarrow 3\times2=6 elétrons π; 6=4n+2 com n=1 → aromático. Ciclobutadieno tem 2 duplas \Rightarrow 4 elétrons π; 4=4n com n=1 → se planar seria antiaromático, por isso tende a distorcer.

Passo 3

Aplicando esses critérios à Espécie 1: [C+]1C=CC=CC=C1.
  • Estrutura e conjugação: o SMILES mostra um anel de 6 carbonos com três ligações duplas dispostas alternadamente. Portanto há um sistema π cíclico contínuo envolvendo todos os seis átomos (cada carbono na sequência participa de ligações múltiplas de modo a permitir conjugação). Mesmo que um carbono esteja marcado como [C+], o SMILES indica que ele participa de uma ligação dupla (há uma ‘=’ ligando-o a um vizinho), então esse átomo é sp^2 e possui um orbital p que participa da conjugação.
  • Contagem de elétrons π: há 3 ligações duplas, cada uma fornece 2 elétrons π, logo o total de elétrons π é
3\times2=6.
  • Planaridade: um anel de 6 carbonos com todos os átomos sp^2 tende a ser planar ou suficientemente planar para boa sobreposição dos orbitais p.
  • Aplicando Hückel: 6 elétrons π satisfazem a regra \,4n+2\, com n=1 (pois 4\cdot1+2=6). Assim o sistema é compatível com aromaticidade.
  • Interpretação química: a carga positiva pode ser deslocalizada por ressonância ao longo do anel, o que é um sinal típico de estabilização aromática em cátions conjugados (ex.: t ropylium é um cátion aromático estabilizado por delocalização). Portanto essa espécie possui delocalização e o número correto de elétrons π para ser aromática.
Conclusão provisória: Espécie 1 é aromática.

Passo 4

Pequeno esclarecimento sobre por que não é antiaromática ou não aromática (Espécie 1):
  • Não é antiaromática porque o número de elétrons π não é da forma \,4n\, 6, que é \,4n+2\,).
  • Não é não aromática por falta de conjugação ou por não planaridade, pois tem conjugação contínua e é planar o suficiente; ademais a delocalização da carga favorece a planaridade e estabilização.

Passo 5

Aplicando os critérios à Espécie 2: C1=C\backslash C=C/C/C=C\backslash C=C/1 (ciclo-octatetraeno, COT típico).
  • Estrutura e conjugação: o SMILES mostra um anel com 8 carbonos e 4 ligações duplas alternadas — isto é, existem 4 duplas no anel, configurando potencialmente um sistema π conjugado cíclico se o anel fosse plano.
  • Contagem de elétrons π: são 4 ligações duplas \Rightarrow
4\times2=8
elétrons π no anel.
  • Aplicando Hückel: 8 elétrons π coincidiriam com \,4n\, com n=2 (pois 4\cdot2=8). Um sistema monocíclico, conjugado e plano com 4n elétrons π seria antiaromático — isso implica grande instabilidade por ressonância negativa.
  • O que a molécula faz na prática: para evitar a forte desestabilização antiaromática, o ciclooctatetraeno não fica plano; ele adota uma conformação “em baú” (tub-shaped), que quebra a sobreposição cíclica contínua dos orbitais p. Ao perder a conjugação cíclica completa, o sistema deixa de ser antiaromático — e passa a ser simplesmente não aromático (sem o ganho estabilizante da aromaticidade nem a penalização da antiaromaticidade).
  • Em suma: embora a contagem de elétrons seja 4n, a molécula evita a situação antiaromática se distorcendo; o resultado observado experimentalmente e teoricamente é que o COT é não aromático (não tem delocalização π cíclica eficaz devido à geometria não planar).

Passo 6

Recapitulando, com a justificativa curta e direta para cada caso:
  • Espécie 1: anel de 6 carbonos com 3 duplas → 6 elétrons π, conjugação contínua e planaridade → satisfaz \,4n+2\, com n=1 → aromática.
  • Espécie 2 (ciclooctatetraeno): anel de 8 carbonos com 4 duplas → 8 elétrons π ( =4n com n=2) → se fosse plano seria antiaromático, mas experimentalmente a molécula se deforma para evitar isso, perdendo conjugação cíclica → não aromática.

Resposta

Espécie 1 ( [C+]1C=CC=CC=C1): aromática
Espécie 2 (d) ( C1=C\backslash C=C/C/C=C\backslash C=C/1): não aromática

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