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:
onde
é um inteiro não negativo.
- Contagem de elétrons π: cada dupla ligação contribui com
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
); - possui três ligações duplas localizadas no anel, portanto contribui com
elétrons π.
- Como
satisfaz a regra de Hückel com (pois ), 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
elétrons π.
- Para que um ciclo de cinco membros fosse aromático isoladamente (um anel tipo ciclo‑pentadienil), ele precisaria de
elétrons π (caso do anião ciclo‑pentadienil, que tem π e é aromático). Aqui temos apenas 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
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
elétrons π (os
do benzeno mais
do duplo do pentágono). Para um monociclo conjugado ser aromático
não satisfaz
(pois
é da forma
, que levaria à antiaromaticidade). Assim, o sistema evita formar um único ciclo aromático com
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
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.