Quais, dentre os compostos listados a seguir, você espera que apresentem em suas estruturas ligação de hidrogênio intramolecular? Explique sua resposta.
2-nitrofenol

Passo 1

O enunciado pergunta quais dos compostos listados apresentam ligação de hidrogênio intramolecular; aqui você me deu o composto \mathrm{2\!-\!nitrofenol}.
Informações relevantes que temos do enunciado: o grupo hidroxila ( \mathrm{OH}) está ligado ao anel aromático e há um grupo nitro ( \mathrm{NO_2}) na posição orto em relação à hidroxila (isto é, em \mathrm{C_2} ao lado da posição da \mathrm{OH}).
Pergunta clara: \mathrm{2\!-\!nitrofenol} forma ligação de hidrogênio intramolecular? Justifique.

Passo 2

O que é uma ligação de hidrogênio (explicação didática):
  • Uma ligação de hidrogênio é uma interação eletrostática e parcialmente covalente entre um átomo de hidrogênio ligado a um átomo fortemente eletronegativo (doador) e um par eletrônico não-ligante em outro átomo eletronegativo (aceptor).
  • Donor típico: \mathrm{O\!-\!H}, \mathrm{N\!-\!H} ou \mathrm{F\!-\!H}. Aqui o candidato a doador é a hidroxila \mathrm{OH} do fenol.
  • Aceptor típico: átomos como \mathrm{O}, \mathrm{N}, \mathrm{F} com pares livres. No \mathrm{NO_2} há dois oxigênios com pares livres que podem funcionar como aceitadores.
  • Requisitos geométricos: para ocorrer intramolecularmente o doador e o aceitador devem estar suficientemente próximos na estrutura (distância e orientação favoráveis). Em compostos orto em um anel aromático a proximidade espacial costuma ser adequada.
    Comentário de didática prática: na prova, cheque “há um H ligado a O/N/F?” (sim) e “há um átomo com pares livres suficientemente perto?” (ver posições relativas, especialmente orto favorece).

Passo 3

Análise estrutural específica de \mathrm{2\!-\!nitrofenol}:
  • Temos um anel benzênico com \mathrm{OH} em uma posição e \mathrm{NO_2} imediatamente adjacente (orto). Vou descrever em palavras a proximidade: o oxigênio da hidroxila está ao lado do carbono que segura o grupo nitro, então um dos oxigênios do \mathrm{NO_2} fica espacialmente perto do hidrogênio da \mathrm{OH}.
  • O grupo nitro possui dois oxigênios com pares de elétrons disponíveis, portanto existe aceitador potencial.

Passo 4

Avaliação geométrica e formação de anel interno (explicando o porquê):
  • Em posição orto a distância entre o hidrogênio da \mathrm{OH} e um dos oxigênios do \mathrm{NO_2} é pequena o suficiente para interação.
  • A interação forma uma espécie de “anel” intramolecular (um pseudociclo) fechado pela ligação de hidrogênio; esse pseudociclo envolve um número de átomos que normalmente corresponde a um anel de seis membros (estruturas orto-ocupadas frequentemente geram anéis de cinco ou seis membros dependendo da contagem, e o arranjo \mathrm{O\!-\!H\cdots O} com \mathrm{NO_2} é compatível com um anel de seis membros). Anéis de cinco ou seis membros são geometricamente favorecidos para interação intramolecular, por isso essa conformação é estável.
  • Embora o \mathrm{NO_2} seja desativador e suas oxygens participem de ressonância com o nitrogênio (o que reduz um pouco sua basicidade), ainda assim elas têm pares livres suficientes para aceitar a ligação de hidrogênio intramolecular — a proximidade geometrica compensa.

Passo 5

Consequências e comparações (ajuda prática para prova):
  • Por formar ligação intramolecular, a \mathrm{OH} de \mathrm{2\!-\!nitrofenol} tende a participar menos de ligações intermoleculares (com outras moléculas) do que o caso em meta ou para. Isso altera propriedades observáveis: por exemplo, o estiramento \mathrm{O\!-\!H} no IV costuma aparecer deslocado e o sinal do próton \mathrm{OH} no RMN aparece em posição característica devido ao efeito do H-bond intramolecular.
  • Comparação rápida: \mathrm{3\!-\!nitrofenol} e \mathrm{4\!-\!nitrofenol} não permitem essa interação intramolecular (distância/geometria não favorecem), então nesses casos a \mathrm{OH} tende a fazer ligações de hidrogênio intermoleculares (com outras moléculas), diferente do caso orto.

Passo 6

Resposta final lógica e direta (resumindo o raciocínio didático):
  • Donor presente: \mathrm{OH}.
  • Aceptor presente e próximo: oxigênio do \mathrm{NO_2} na posição orto.
  • Geometria favorável: proximidade orto permite formação de pseudociclo (anel preferível de ~seis membros).
    Logo esperamos ligação de hidrogênio intramolecular do tipo \mathrm{O\!-\!H\;\cdots\;O} em \mathrm{2\!-\!nitrofenol}.

Resposta

2-nitrofenol: Sim — apresenta ligação de hidrogênio intramolecular do tipo \mathrm{O\!-\!H\;\cdots\;O} entre a hidroxila e um oxigênio do grupo \mathrm{NO_2}, formando um pseudociclo (anel intramolecular) favorável.

Exercícios relacionados