Identifique cada um dos seguintes compostos como aromático, não aromático ou antiaromático. Explique sua escolha em cada um.
(d)
(d)
Passo 1
O enunciado pede: identificar se o composto representado pelo SMILES
Informações dadas: o SMILES é
c1cnccn1 é aromático, não aromático ou antiaromático e justificar a escolha.Informações dadas: o SMILES é
c1cnccn1. (Observação: em SMILES, letras minúsculas como c e n indicam átomos em uma estrutura aromática.)Passo 2
Interpretando o SMILES em estrutura: o string
c1cnccn1 descreve um anel de seis átomos aromáticos conectados em sequência. Lendo os átomos em ordem temos um ciclo com a sequência: C–C–N–C–C–N (seis átomos no anel, dois deles nitrogênios). Esse é o anel heterocíclico conhecido como pirazina (um 1,4-diazina). Então temos um anel de seis membros com dois nitrogênios distribuídos de forma oposta no anel.Passo 3
Critérios que precisam ser checados (explicação didática):
- Para que um anel seja aromático, ele precisa ser cíclico, plano e ter conjugação contínua de orbitais p ao redor do ciclo, formando um sistema π contínuo. “Conjugação contínua” significa que cada átomo do anel deve ter um orbital p perpendicular ao plano do anel que possa sobrepor com os vizinhos. Átomos sp2 (carbonos com dupla ligação ou nitrogênios que participam do anel aromático) têm esse orbital p disponível.
- Além disso, o número de elétrons π que ocupam esse sistema deve obedecer à regra de Hückel: o sistema é aromático se o número de elétrons π for da forma
, com inteiro (ex.: ). Se for da forma (ex.: ) e o sistema for cíclico e conjugado, o composto tende a ser antiaromático. Se o sistema não for plano ou não tiver conjugação contínua, é não aromático.
Passo 4
Identificar a contribuição de elétrons π dos átomos do anel (aula rápida sobre heteroátomos):
- Cada carbono aromático do anel contribui com um elétron π (o elétron do orbital p que participa da conjugação), já que em anéis aromáticos cada carbono sp2 fornece um elétron ao sistema π.
- Os nitrogênios heterocíclicos podem contribuir de duas maneiras distintas em heterociclos:
- Nitrogênio do tipo “pyridine-like” (ex.: em piridina): o nitrogênio está sp2, possui um par de elétrons não ligantes no orbital sp2 (no plano do anel) que NÃO participa do sistema π; o nitrogênio contribui com um único elétron π (vindo do seu orbital p que faz a dupla ligação/participa da conjugação).
- Nitrogênio do tipo “pyrrole-like” (ex.: em pirrol): o par não ligante está no orbital p perpendicular ao plano e participa do sistema π, contribuindo com dois elétrons π.
- No nosso caso (pirazina/pirazina-like), cada nitrogênio é do tipo pyridine-like: cada N está ligado a dois carbonos e a um hidrogênio (ou, de forma geral, não está fornecendo seu par não ligante ao sistema π), então cada N contribui com exatamente um elétron π.
Passo 5
Contagem explícita de elétrons π no anel:
- Temos quatro átomos de carbono aromático, cada um contribuindo com
elétron π: total de elétrons vindos dos carbonos. - Temos dois nitrogênios pyridine-like, cada um contribuindo com
elétron π: total de elétrons vindos dos nitrogênios. - Soma total de elétrons π:
Passo 6
Aplicando a regra de Hückel:
- A regra pede que o número de elétrons π seja da forma
. Tomando obtemos - Nosso sistema tem exatamente
elétrons π, logo satisfaz a condição de Hückel. - Além disso, o anel é cíclico, planar e totalmente conjugado (todos os átomos do anel têm orbitais p que se sobrepõem), portanto cumpre os demais requisitos para aromaticidade.
Passo 7
Conclusão e comparações rápidas (para fixar o conceito):
- O composto é aromático porque é um anel cíclico, planar, conjugado e tem
elétrons π ( com ). - Não é antiaromático porque não tem um número de elétrons da forma
. - Não é não aromático porque tem conjugação contínua e planicidade suficientes para a aromaticidade.
- Nome comum do anel: pirazina (pyrazine), que é um exemplo clássico de uma diazina aromática do tipo 1,4.
Resposta
Aromático