O lapachol (1) é um substância natural extraída dos Ipês roxos, amarelos e rosas, que tem atividade anti-tumoral, embora não possa ser usada como medicamento, por ser tóxica e não ser muito solúvel no no meio biológico. A \beta-lapachona (2) é um derivado semi-sintético do lapachol, também com atividade anti-tumoral, mas ainda tóxica.
OHOO
1
OOO
2
Em relação a essas substâncias, pede-se:
d) (1,0 ponto) Escolha 2 átomos em cada uma das estrtuturas e dê sua hibridização.

Passo 1

O enunciado pede, para cada uma das duas moléculas dadas (lapachol (1) e β-lapachona (2)), que eu escolha 2 átomos em cada estrutura e informe a hibridização desses átomos. As informações que tenho do enunciado são os SMILES das duas moléculas:
  • Para (1): CC\text{(C)}=CCC1=C(O)C(=O)c2ccccc2C1=O.
  • Para (2): CC1\text{(C)}CCC2=C(O1)c1ccccc1C(=O)C2=O.
Vou escolher átomos identificáveis diretamente nesses SMILES (por exemplo, um carbono metílico à esquerda e um carbono carbonílico indicado por C(=O)) e determinar a hibridização de cada um. Neste passo apenas listei o que é pedido e quais dados do enunciado vou usar; a resolução começa no próximo passo.

Passo 2

Rápida “aula” sobre hibridização (do jeito prático que cai na prova):
  • A hibridização de um átomo de carbono (ou de outro átomo central como oxigênio) pode ser determinada contando o número de “regiões de densidade eletrônica” ao redor desse átomo. Cada ligação simples conta como uma região (um sigma), uma ligação dupla conta como uma região para o sigma (a componente pi não conta como região extra), e cada par de elétrons não ligantes (lone pair) conta como uma região.
  • Regiões e hibridizações mais comuns:
    • 2 regiões \rightarrow hibridização sp (geometria linear, ângulos ~ 180^\circ).
    • 3 regiões \rightarrow hibridização sp^2 (geometria trigonal plana, ângulos ~ 120^\circ).
    • 4 regiões \rightarrow hibridização sp^3 (geometria tetraédrica, ângulos ~ 109{,}5^\circ).
  • Observações práticas úteis:
    • Um carbono em um grupo metil ( -CH_3) ou metileno ( -CH_2-) saturado geralmente é sp^3.
    • Um carbono em uma dupla ligação C=C ou o carbono de um carbonila C=O geralmente é sp^2.
    • O oxigênio de uma carbonila tem 3 regiões (uma ligação sigma com o carbono + dois pares livres) e, portanto, costuma ser sp^2.
  • Sempre conte sigma + lone pairs, não conte pi como região extra.

Passo 3

Escolha e identificação dos átomos em (1) (lapachol) — explicando por que os escolhi:
  • Átomo A1: o carbono metílico mais à esquerda do SMILES CC\text{(C)}=... — ou seja, o primeiro C da cadeia lateral (um -CH_3 terminal). Escolhi porque é fácil enxergar como exemplo de carbono saturado.
  • Átomo A2: um carbono carbonílico presente na estrutura, indicado por C(=O) no SMILES (um dos carbonos C=O do anel quinona). Escolhi porque carbonilos são clássicos sp^2.
Agora determino as hibridizações e justifico passo a passo.

Passo 4

Determinação para o Átomo A1 (carbono metílico terminal em (1)):
  • Esse carbono metílico ( -CH_3) está ligado a três hidrogênios e a um carbono vizinho. Portanto ele forma 4 ligações sigma.
  • Contagem de regiões de densidade eletrônica: 4 (cada ligação sigma é uma região; não há pares livres relevantes neste carbono).
  • Com 4 regiões, a hibridização é sp^3.
  • Conclusão para A1: hibridização sp^3. Geometria ao redor = tetraédrica (ângulos próximos de 109{,}5^\circ).

Passo 5

Determinação para o Átomo A2 (carbono carbonílico em (1)):
  • O carbono carbonílico tem uma ligação dupla C=O (que conta como uma região para o sigma), e normalmente está ligado a mais dois átomos por ligações simples (por exemplo, dois carbonos do anel/função). Logo, esse carbono participa de 3 ligações sigma efetivas (uma da dupla + duas simples).
  • Contagem de regiões de densidade eletrônica: 3.
  • Com 3 regiões, a hibridização é sp^2.
  • Conclusão para A2: hibridização sp^2. Geometria ao redor = trigonal planar (ângulos ~ 120^\circ).

Passo 6

Escolha e identificação dos átomos em (2) (β-lapachona) — explicando por que os escolhi:
  • Átomo B1: o carbono metílico inicial do SMILES CC1\text{(C)}... — o primeiro C (um -CH_3 ligado ao carbono ciclado). É análogo ao escolhido em (1) e fácil de identificar.
  • Átomo B2: o carbono carbonílico indicado por C(=O) no SMILES (há carbonilas no anel quinona da molécula). Escolhi porque é representativo e também ocorre frequentemente em provas.

Passo 7

Determinação para o Átomo B1 (carbono metílico em (2)):
  • Assim como em (1), esse carbono metílico está ligado a três hidrogênios e a um carbono vizinho: total de 4 ligações sigma.
  • Regiões de densidade eletrônica: 4.
  • Hibridização: sp^3.
  • Conclusão para B1: hibridização sp^3.

Passo 8

Determinação para o Átomo B2 (carbono carbonílico em (2)):
  • O carbono carbonílico tem uma ligação dupla C=O (uma região sigma) e tipicamente mais duas ligações simples a átomos de carbono (ou um carbono e um oxigênio no caso de estruturas conjugadas), totalizando 3 regiões sigma.
  • Regiões de densidade eletrônica: 3.
  • Hibridização: sp^2.
  • Conclusão para B2: hibridização sp^2. O oxigênio da carbonila, se precisássemos, também seria sp^2 (uma ligação sigma + dois pares livres = 3 regiões).

Passo 9

Dicas rápidas para a prova (resumindo o raciocínio que usei):
  • Procure no SMILES por C(=O) para identificar carbonilas (carbono sp^2 e oxigênio sp^2).
  • Procure por C= (carbono em dupla ligação) → normalmente sp^2.
  • Carbonos escritos sem duplas e ligados a 4 átomos (ex.: metil, metileno saturado) → sp^3.
  • Conte sempre regiões: cada ligação simples = 1, cada dupla ainda conta como 1 (pelo sigma), pares livres contam também.

Resposta

(1) carbono metílico terminal (primeiro C do SMILES CC\text{(C)}=...): sp^3
(1) carbono carbonílico (C(=O) no SMILES): sp^2
(2) carbono metílico inicial (primeiro C do SMILES CC1\text{(C)}...): sp^3
(2) carbono carbonílico (C(=O) no SMILES): sp^2

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