Para as espécies abaixo, moléculas ou íons, identifique as aromáticas. Justifique as suas escolhas.

Passo 1

O enunciado pede: a partir da espécie dada pelo SMILES <smiles>C1=Cc2ccccc21</smiles>, identificar quais partes/moléculas são aromáticas e justificar a escolha. Informação fornecida: o SMILES da espécie é <smiles>C1=Cc2ccccc21</smiles> (vou usar esse SMILES para deduzir a estrutura).

Passo 2

Interpretação do SMILES (o que ele representa). O SMILES <smiles>C1=Cc2ccccc21</smiles> corresponde à molécula conhecida como indeno (indene): é um sistema fundido formado por um anel benzênico (anel de seis membros aromático) ligado a um anel de cinco membros que contém uma dupla ligação. Em palavras: temos um anel benzênico fusionado com um ciclo‑penteno. Peguei essa informação do SMILES fornecido (leitura típica: letras minúsculas c indicam carbono aromático, a fusão é indicada pelos índices dos anéis 1 e 2).

Passo 3

Critério de aromaticidade — lembrete didático (a “aula rápida”):
  • Para que um fragmento ciclíco seja considerado aromático precisamos que ele seja: cíclico, plano, conjugado (cada átomo do ciclo com orbital p overlapando) e que o número de elétrons π siga a regra de Hückel:
4n+2,
onde n é um inteiro não negativo.
  • Contagem de elétrons π: cada dupla ligação contribui com 2 elétrons π; elétrons lone pair ou carga podem também contar dependendo do sistema (mas aqui só temos duplas em carbonos).

Passo 4

Análise do anel benzênico (o anel de seis membros). O anel benzênico:
  • é cíclico, plano e totalmente conjugado (cada carbono envolvido tem um orbital p);
  • possui três ligações duplas localizadas no anel, portanto contribui com
3\times 2 = 6
elétrons π.
  • Como 6 satisfaz a regra de Hückel com n=1 (pois 4\cdot 1 + 2 = 6), concluímos que o anel benzênico é aromático. Logo esta região da molécula tem estabilização aromática clássica.

Passo 5

Análise do anel de cinco membros (o ciclo com uma dupla ligação). Observações:
  • O anel de cinco membros presente em indeno tem apenas uma dupla ligação própria dentro daquele ciclo (os outros enlaces que o fecham estão envolvidos no anel benzênico fundido). Assim, dentro do ciclo de cinco membros, a contribuição direta de elétrons π provenientes de duplas é
1\times 2 = 2
elétrons π.
  • Para que um ciclo de cinco membros fosse aromático isoladamente (um anel tipo ciclo‑pentadienil), ele precisaria de 6 elétrons π (caso do anião ciclo‑pentadienil, que tem 6 π e é aromático). Aqui temos apenas 2 π no próprio anel de cinco membros, portanto não satisfaz a regra de Hückel para aromaticidade por si só.
  • Mesmo havendo conjugação parcial entre os dois anéis (a fronteira é conjugada), o sistema não se reorganiza para formar um único ciclo aromático contínuo que satisfaça 4n+2 para todo o perímetro (veja o próximo passo).

Passo 6

Análise do sistema fundido como um todo (por que não é um único “super‑anel” aromático). Se tentássemos contar elétrons π ao redor do perímetro externo do sistema fundido (o anel formado por todos os carbonos externos), teríamos no total 8 elétrons π (os 6 do benzeno mais 2 do duplo do pentágono). Para um monociclo conjugado ser aromático 8 não satisfaz 4n+2 (pois 8 = 4\cdot 2 é da forma 4n, que levaria à antiaromaticidade). Assim, o sistema evita formar um único ciclo aromático com 8 π e, em vez disso, mantém o anel benzênico aromático localizado; o anel de cinco membros fica conjugado mas não aromático.

Passo 7

Consequência e observação útil para prova (dica): o indeno neutro tem apenas o anel benzênico aromaticamente estabilizado. Porém, se o indeno for desprotonado no carbono do anel de cinco membros forma‑se o ânion indenil, que possui 6 elétrons π no anel de cinco membros (o sistema fica equivalente a um anião ciclo‑pentadienílico fundido), e então esse anel passa a ser aromático também — é por isso que o hidrogênio ligado ao anel de cinco membros é relativamente ácido: a base formada é aromaticamente estabilizada. Essa observação mostra diferença entre neutralidade e espécies carregadas quanto à aromaticidade.

Resposta

Somente o anel benzênico (o anel de seis membros) é aromático; o anel de cinco membros não é aromático no indeno neutro.

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