3- Por que a energia de ressonância do pirrol (
) é maior que a do furano (16
)? A resposta deverá conter as formas de ressonância além da explicação.
Passo 1
O enunciado pergunta por que a energia de ressonância do pirrol (
) é maior que a do furano (
). O tema envolve compostos heterocíclicos aromáticos e a energia de estabilidade associada à delocalização eletrônica. Vamos obter as principais formas de ressonância de cada heterociclo e comparar como o par de elétrons não ligante do nitrogênio e do oxigênio contribuem para a aromaticidade.
Passo 2
No pirrol, o par de elétrons não ligante do nitrogênio participa totalmente do sistema
para completar o sexteto aromático. As principais formas de ressonância são:
Forma A (canônica base): anel aromático com ligações duplas alternadas e o nitrogênio
com seu par não ligante no orbital
, sem carga formal.
Forma B: o par de elétrons do nitrogênio forma uma ligação dupla com
, gerando
e um carbaníon em
(
).
Forma C: a carga negativa se desloca de
para
, resultando em outra forma canônica com
e
.
Passo 3
O nitrogênio é relativamente pouco eletronegativo, de modo que seu par não ligante está disposto a se delocalizar no anel. A formação de
é energeticamente aceitável e a carga positiva fica estabilizada no heteroátomo, preservando a aromaticidade de seis elétrons
. Isso gera grande ganho de energia (alta energia de ressonância).
Passo 4
No furano, o oxigênio tem dois pares não ligantes, mas apenas um ocupa um orbital
para participar do sistema
. As principais formas de ressonância são:
Forma A (canônica base): anel com ligações duplas alternadas e o oxigênio com dois pares não ligantes, um em orbital
e outro em orbital
.
Forma B: o par de elétrons no orbital
do oxigênio forma uma ligação dupla com
, gerando
e um carbaníon em
(
).
Forma C: a carga negativa migra de
para
, resultando em
e
.
Passo 5
O oxigênio é mais eletronegativo, então seu par não ligante está menos disposto a se delocalizar. A geração de
é mais desfavorável do que de
, e apenas um dos pares eletrônicos do oxigênio contribui para a aromaticidade. Isso reduz o ganho de energia por ressonância no furano.
Resposta
A energia de ressonância do pirrol é maior porque o par de elétrons não ligante do nitrogênio, menos eletronegativo, se delocaliza completamente no sistema
e estabiliza fortemente o anel aromático (formando
relativamente estável em várias formas). No furano, o oxigênio, mais eletronegativo, doa menos seu par de elétrons ao sistema
e gera
mais instável, resultando em menor energia de ressonância.