Quais, dentre os compostos listados a seguir, você espera que apresentem em suas estruturas ligação de hidrogênio intramolecular? Explique sua resposta.
2-nitrofenol
2-nitrofenol
Passo 1
O enunciado pergunta quais dos compostos listados apresentam ligação de hidrogênio intramolecular; aqui você me deu o composto
.
Informações relevantes que temos do enunciado: o grupo hidroxila ( ) está ligado ao anel aromático e há um grupo nitro (
) na posição orto em relação à hidroxila (isto é, em
ao lado da posição da
).
Pergunta clara: forma ligação de hidrogênio intramolecular? Justifique.
Informações relevantes que temos do enunciado: o grupo hidroxila (
Pergunta clara:
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:
, ou . Aqui o candidato a doador é a hidroxila do fenol. - Aceptor típico: átomos como
, , com pares livres. No 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
:
- Temos um anel benzênico com
em uma posição e 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 fica espacialmente perto do hidrogênio da . - 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
e um dos oxigênios do 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
com 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
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
de 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 no IV costuma aparecer deslocado e o sinal do próton no RMN aparece em posição característica devido ao efeito do H-bond intramolecular. - Comparação rápida:
e não permitem essa interação intramolecular (distância/geometria não favorecem), então nesses casos a 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:
. - Aceptor presente e próximo: oxigênio do
na posição orto. - Geometria favorável: proximidade orto permite formação de pseudociclo (anel preferível de ~seis membros).
Logo esperamos ligação de hidrogênio intramolecular do tipoem .
Resposta
2-nitrofenol: Sim — apresenta ligação de hidrogênio intramolecular do tipo
entre a hidroxila e um oxigênio do grupo
, formando um pseudociclo (anel intramolecular) favorável.