(5^{a}) Questão: A ciclo-heptatrienona (
) é muito estável, enquanto a ciclopentadienona (
), ao contrário, é bastante instável e sofre rapidamente uma reação de DielsAlder com ela mesma. Explique a diferença de estabilidade desses dois compostos.
(A)
(B)
(A)
(B)
Passo 1
O enunciado compara duas quinonas cíclicas: a ciclo-heptatrienona (composto A, também chamado tropona) e a ciclopentadienona (composto B). Pergunta-se por que a tropona é muito estável, enquanto a ciclopentadienona é instável e dimeriza via Diels–Alder. O conteúdo principal aqui é aromaticidade e a aplicação da regra de Hückel (estabilidade para sistemas cíclicos conjugados que contêm
elétrons π).
Passo 2
Lembrando a regra de Hückel: um sistema cíclico, planar e totalmente conjugado é aromático (muito estável) se tiver
elétrons π, e é antiaromático (muito instável) se tiver
elétrons π. Essa diferença de contagem de elétrons π explica grandes diferenças de energia de ressonância.
Passo 3
No caso da tropona (A), temos três ligações duplas C=C mais a carbonila C=O conjugadas em anel de sete membros. Um dos principais híbridos de ressonância desloca os elétrons da carbonila para gerar o íon tropílio, conforme:
No cátion tropílio há exatamente 6 elétrons π deslocalizados (
com
), conferindo aromatização ao anel central. Isso estabiliza fortemente A.]
Passo 4
Para a ciclopentadienona (B) temos duas duplas C=C conjugadas com a carbonila em anel de cinco membros. Se tentássemos ressonância semelhante, formaríamos um cátion ciclopentadienílico, que teria apenas 4 elétrons π no anel:
Essa contagem de
elétrons π torna B muito instável e leva o composto a reagir rapidamente, por exemplo dimerizando-se via Diels–Alder para escapar da antiaromaticidade.
Passo 5
Portanto, a diferença de estabilidade encontra‐se na aromaticidade: A é estabilizada pelo sistema aromático de 6 elétrons π (regra de Hückel), enquanto B é desestabilizada por ser antiaromático (4 elétrons π), o que a faz reagir prontamente.
Resposta
A é aromática (
elétrons π no anel tropílio), logo muito estável, e B é antiaromática (
elétrons π no anel ciclopentadienílico), sendo, portanto, extremamente instável e sujeita a dimerização via Diels–Alder.