Quais, dentre os compostos listados a seguir, você espera que apresentem em suas estruturas ligação de hidrogênio intramolecular? Explique sua resposta.
ácido 4-hidroxibenzoico
ácido 4-hidroxibenzoico
Passo 1
O enunciado pede que eu diga se o composto listado — ácido 4-hidroxibenzoico — apresenta ligação de hidrogênio intramolecular e que eu explique por quê.
Informações dadas: o composto é o ácido 4-hidroxibenzoico (ou seja, um anel benzênico com um grupo carboxílico em uma posição e um grupo hidroxila fenólica
na posição para, isto é, oposta no anel).
Informações dadas: o composto é o ácido 4-hidroxibenzoico (ou seja, um anel benzênico com um grupo carboxílico
Passo 2
O que é uma ligação de hidrogênio intramolecular?
- Ligação de hidrogênio ocorre quando um átomo de hidrogênio ligado a um átomo eletronegativo (doador, tipicamente O–H ou N–H) interage com um par de elétrons livres num átomo aceitador (tipicamente O, N).
- Intramolecular significa que esse doador e esse aceitador pertencem à mesma molécula. Para que essa interação seja forte e geometricamente possível, costumamos precisar de: distância curta entre o doador e o aceitador e uma orientação adequada (a interação tende a ser quase linear:
com próximo de 180°). - Na prática orgânica, intramolecular H-bonds fortes são muito favorecidos quando a interação fecha um anel de tamanho confortável (frequentemente anéis de 5 ou 6 membros são os mais estáveis para formar esse “arco” de H‑bond). Exemplos clássicos: o ácido 2‑hidroxibenzoico (ácido salicílico) forma uma ligação de hidrogênio intramolecular forte entre a
orto e o oxigênio carbonílico do , fechando um anel de seis membros.
Passo 3
Descrevendo a geometria do ácido 4‑hidroxibenzoico:
- No ácido 4‑hidroxibenzoico o
e a estão em posições 1 e 4 do anel benzênico (posições para), ou seja, estão em lados opostos do anel. - Se tentássemos formar uma H‑bond intramolecular entre a hidroxila fenólica (doadora) e o oxigênio carbonílico (aceitador), o traçado pelo anel conecta os átomos formando um “laço” que envolve vários átomos do anel — contando os átomos pesados dá um anel de sete átomos (O
-C4-C3-C2-C1-C(carboxilo)-O ). Anéis de sete membros são geometricamente menos favoráveis para H‑bond intramolecular do que anéis de cinco ou seis membros.
Passo 4
Por que isso impede a ligação intramolecular?
- Além do tamanho do anel (7 membros) existir, a geometria resultante normalmente impede que o hidrogênio da
fique alinhado de forma quase linear com o par de elétrons do oxigênio carbonílico — a orientação ideal para uma ligação de hidrogênio forte não é atingida. - Portanto a interação intramolecular, se existir, seria fraca e pouco significativa. Em vez disso, a molécula prefere formar ligações de hidrogênio intermoleculares: por exemplo,
tende a dimerizar (duas unidades formando duas ligações O–H···O= entre os grupos carboxílicos) e a fenólica normalmente faz H‑bond com solvente ou com outras moléculas vizinhas.
Passo 5
Comparação com o caso orto (para fixar a ideia):
- No ácido 2‑hidroxibenzoico (ortho), a proximidade entre
e o grupo carbonila permite fechar um anel de seis membros com boa geometria e forte H‑bond intramolecular — por isso salicílico mostra claramente esse tipo de H‑bond. - No caso para (ácido 4‑hidroxibenzoico) a distância e a direção não favorecem a formação de um anel de tamanho ideal, por isso a intramolecular é desfavorecida.
Passo 6
Conclusão prática para a prova (regra de bolso): quando o substituinte hidroxila está orto ao grupo carbonila você espera H‑bond intramolecular forte; quando está para ou meta, normalmente não (ou é muito fraco/irrelevante). A explicação é sempre geométrica (tamanho do anel formado e orientação do H‑bond).
Resposta
Não — o ácido 4‑hidroxibenzoico não apresenta ligação de hidrogênio intramolecular significativa.