Quais, dentre os compostos listados a seguir, você espera que apresentem em suas estruturas ligação de hidrogênio intramolecular? Explique sua resposta.
3-nitrofenol
3-nitrofenol
Passo 1
O enunciado pergunta se o composto listado apresenta ligação de hidrogênio intramolecular. O composto dado é
. Informações relevantes fornecidas (ou óbvias pela nomenclatura):
- O grupo hidroxila (doador de H) é
ligado ao anel fenólico (posição que chamaremos de ). - O grupo nitro (possível aceitador) é
ligado ao anel na posição em relação ao . - O grupo
tem duas oxigênios com pares eletrônicos livres que poderiam aceitar uma ligação de hidrogênio ( ).
A pergunta a responder: a estrutura depermite uma ligação de hidrogênio intramolecular entre o H do e algum oxigênio do ?
Passo 2
O que é uma ligação de hidrogênio intramolecular (explicação didática)?
- Uma ligação de hidrogênio ocorre quando há um doador
(frequentemente ou ) e um aceitador com pares livres (frequentemente ou ). - “Intramolecular” significa que o doador e o aceitador pertencem à mesma molécula, formando uma espécie de “anel” fechado pela interação.
- Critérios geométricos importantes para uma ligação de hidrogênio forte:
- Distância aproximada entre o átomo doador (O) e o aceitador (O) curta (tipicamente <~
para O···O). - Ângulo
razoavelmente linear (mais próximo de é melhor). - Tamanho do “anel” formado: anéis de 5 ou 6 membros são favorecidos geometricamente; anéis maiores (7, 8 …) são menos estáveis/menos favoráveis.
- Distância aproximada entre o átomo doador (O) e o aceitador (O) curta (tipicamente <~
- Portanto, para avaliar intramolecularidade devemos olhar geometria (distância e ângulo) e quantos átomos seriam necessários para fechar o anel formado pela ligação
.
Passo 3
Análise estrutural específica de
(passo a passo, com contagem de átomos no caminho que ligaria os oxigênios):
- Colocando o
em e em , o caminho ao redor do anel entre o oxigênio do e um oxigênio do passa por mais átomos do anel do que no caso orto. Um esboço do caminho em termos de átomos pesados é: Isso dá, contando apenas átomos pesados (O, C, N, O), cerca de 6 átomos no caminho — se incluirmos o hidrogênio do isso fecharia um anel efetivamente de tamanho (anéis grandes). - Anéis de 7 membros são geometricamente menos favoráveis para formar uma ligação de hidrogênio intramolecular forte: a distância O···O tende a ficar grande e o ângulo
fica torto, reduzindo a força da interação.
Passo 4
Comparação com o caso orto (ilustrando o critério de preferência por 5- ou 6-membros):
- Em
(nitro em posição , orto em relação ao ) o caminho entre os oxigênios é bem mais curto: Aqui o anel formado pela interação é de tamanho favorável (tipicamente “seis membro” considerando H), resultando em distância O···O pequena e ângulo quase ideal — por isso apresenta uma forte ligação de hidrogênio intramolecular. - Essa comparação mostra por que a posição relativa (orto vs meta) é crucial: orto → intramolecular forte; meta → intramolecular pouco provável.
Passo 5
Outros fatores eletrônicos (por que não compensa no meta):
- O grupo
é fortemente retirador de elétrons; isso afeta acidez do (aumenta), mas não garante geometria apropriada para interação intramolecular. - Além disso, a orientação espacial dos pares livres nos oxigênios do
e a conjugação do grupo nitro reduzem a tendência a aceitar fortemente um H intramolecular quando estão em posição meta, porque não ficam suficientemente próximos nem com bom ângulo. - Portanto, mesmo sendo um bom aceitador em geral, o fator geométrico (tamanho do anel e distância) domina aqui.
Passo 6
Conclusão prática para a resolução da prova (como responder rapidamente numa questão):
- Olhe a posição relativa dos substituintes no anel. Se o aceitador estiver em orto em relação ao grupo
, espere ligação de hidrogênio intramolecular forte. Se estiver em meta (posição ), a formação de um anel intramolecular favorável é geometricamente desfavorável → não espere ligação intramolecular significativa; espere ligações intermoleculares em vez disso. - Aplicando ao caso:
tem o em posição (meta) em relação ao , logo não forma uma ligação de hidrogênio intramolecular forte.
Resposta
Não —
não apresenta ligação de hidrogênio intramolecular significativa.