Identifique cada um dos seguintes compostos como aromático, não aromático ou antiaromático. Explique sua escolha em cada um.
(c)
(c)
Passo 1
O enunciado pede para identificar se o composto representado pelo SMILES
é aromático, não aromático ou antiaromático, e justificar a escolha.
Informações dadas no enunciado que vamos usar: o SMILES descreve um anel de cinco átomos aromáticos (letras minúsculas indicam átomos em sistema aromático na notação SMILES). Os átomos na sequência do anel são: carbono — carbono — enxofre — carbono — nitrogênio (fechando o anel).
Informações dadas no enunciado que vamos usar: o SMILES
Passo 2
Entender a conectividade/estrutura do anel: temos um anel de cinco membros com dois heteroátomos,
(enxofre) e
(nitrogênio), intercalados com três carbonos. Essa fórmula corresponde ao núcleo conhecido como tiozol (thiazole). É importante visualizar que o anel é cíclico, com conjugação potencial ao longo de todo o perímetro (cada átomo pode participar com um orbital
perpendicular ao plano do anel).
Passo 3
Regras e critérios que usaremos para decidir:
- Para que um sistema seja considerado aromático precisamos, essencialmente, que ele seja cíclico, plano, completamente conjugado (cada átomo do anel tem um orbital
que participa do sistema ) e que o número de elétrons satisfaça a regra de Hückel: elétrons , com inteiro não negativo. - Se o sistema tiver
elétrons e cumprir os outros critérios, tende a ser antiaromático (energeticamente muito instável). Se faltar conjugação ou planaridade, é não aromático.
Passo 4
Contagem inicial de elétrons
vindos de ligações duplas: em heterociclos como esse normalmente há duas ligações duplas ao redor do anel (isso é a forma de ressonância grosseira do tiozol), portanto as duas ligações duplas fornecem
elétrons
. Vou anotar isso explicitamente: as ligações duplas concentram
elétrons
.
Passo 5
Análise do papel dos heteroátomos (
e
) na contagem de elétrons
:
-
Nitrogênio no tiozol: o N do tiozol é análogo ao N de piridina: ele dispõe de um par de elétrons não ligantes localizado em um orbital
no plano do anel (esse par NÃO participa do sistema ). O nitrogênio participa do sistema através do seu elétron que forma a ligação dupla (ou, alternativamente, pelo orbital que ocupa o lugar na sequência conjugada), mas não doa um par extra ao sistema. Em termos de contagem, o N não acrescenta \emph{um par} extra de elétrons além daqueles já contidos nas ligações duplas; ele simplesmente faz parte de uma das ligações contabilizadas anteriormente. -
Enxofre no tiozol: o S tem dois pares de elétrons não ligantes. Em heterociclos 5-membros como tiofeno e tiozol, um desses pares está em um orbital
perpendicular ao plano e participa do sistema , enquanto o outro par fica em um orbital no plano e não participa. Assim, o S contribui com elétrons adicionais (um par) ao sistema aromático.
Resumo da contribuição:
- elétrons das ligações duplas:
- par de elétrons do enxofre que participa:
Total de elétrons= .
Passo 6
Aplicação da regra de Hückel: com
elétrons
, verificamos se existe um inteiro
tal que
. Resolvendo:
Como
é inteiro e todos os outros critérios (cíclico, plano, conjugado) estão satisfeitos para esse anel, o sistema obedece à regra de Hückel e é aromaticamente estabilizado.
Passo 7
Conclusão química e comentário adicional intuitivo: o composto é aromático — é exatamente o caso do tiozol (thiazole), que é isoelectrônico com a piridina/aromáticos de cinco membros que têm um heteroátomo do tipo tiofeno/pirrol. A estabilidade aromática explica por que esse tipo de anel é comum em química orgânica e bioquímica. Não é antiaromático porque não possui
elétrons
, e não é não aromático porque atende a todos os critérios de aromaticidade.
Resposta
Aromático