(1^{a}) Questão: Identifique a hibridação dos átomos de carbono que compõem a estrutura do escatol e verifique a possibilidade de aromaticidade justificando-a por meio de suas principais estruturas canônicas e seu híbrido de ressonância.
Passo 1
O enunciado pede para identificarmos a hibridiza\c{c}~ao de todos os 'atomos de carbono na mol’ecula do escatol (skatole), cujo esqueleto 'e o indol substitu’ido em
por um grupo metil. Em seguida, devemos verificar se esse sistema 'e arom’atico, justificando por meio de suas principais estruturas can^onicas e de seu h’ibrido de resson^ancia. Para isso vamos usar conhecimentos de hibridiza\c{c}~ao de 'atomos de carbono, teoria de sistemas conjugados e a regra de H"uckel para aromaticidade.
Passo 2
Em qu’imica org^anica sabemos que
–\ Um 'atomo de carbono `e quando est’a ligado a tr^es substituintes em geometria trigonal plana e participa de um orbital
perpendicular ao plano para formar liga\c{c}~oes
.
–\ Um carbono `e quando faz quatro liga\c{c}~oes simples em geometria tetra’edrica, sem orbital
livre para conjuga\c{c}~ao
.
Para que um sistema c’iclico seja arom’atico, ele deve ser planar, totalmente conjugado e obedecer `a regra de H"uckel: o n’umero de el’etrons deve ser dado por
–\ Um 'atomo de carbono `e
–\ Um carbono `e
Para que um sistema c’iclico seja arom’atico, ele deve ser planar, totalmente conjugado e obedecer `a regra de H"uckel: o n’umero de el’etrons
Passo 3
Analisando a estrutura “Cc
c[nH]c
ccccc
”:
- O carbono do grupo metil (
) faz quatro ligações simples (três e uma ) em geometria tetraédrica, logo é . - Todos os outros carbonos estão nos dois anéis fundidos (o anel benzênico e o anel tipo pirrol). Cada um deles faz três ligações sigma (duas ligações simples e uma ligação dupla ou participação no sistema conjugado) num plano, deixando um orbital
para a rede . Portanto, todos os carbonos do sistema cíclico são .
Passo 4
Para verificar a aromaticidade contamos os elétrons
do sistema conjugado:
- O anel benzênico aporta
elétrons (três duplas ligações). - O anel pirrol (subunidade de cinco membros) aporta mais
elétrons das suas duas duplas ligações mais elétrons do par não-ligante do nitrogênio, totalizando elétrons na subunidade pirrol.
Como o sistema é fusionado, duas ligaçõesdo anel pirrol coincidem com duas do benzênico, então o total do sistema bicíclico é
elétrons
. Isso satisfaz
para
, confirmando aromaticidade.
Passo 5
As principais estruturas canônicas mostram a delocalização desses
elétrons:
. Forma com duplas ligações típicas em ambos os anéis e o par do
livre (como no indol padrão).
. Forma em que o par não-ligante do
participa formando dupla ligação
, gerando carga positiva em
e negativa em
.
. Formas adicionais em que essa carga negativa em
é transferida à porção benzênica adjacente, deslocando as duplas no anel aromático.
O híbrido de ressonância resultante apresenta todas as ligações e
intermediárias entre simples e duplas, com densidade eletrônica distribuída uniformemente pelos dois anéis.
O híbrido de ressonância resultante apresenta todas as ligações
Resposta
–\ Todos os carbonos do sistema c’iclico s~ao
; o carbono do grupo metil `e
.
–\ O escatol (indol metilado) `e arom’atico, pois possui el’etrons
perfeitamente conjugados cumprindo a regra de H"uckel (
,
), o que fica evidente em suas estruturas can^onicas e em seu h’ibrido de resson^ancia.
–\ O escatol (indol metilado) `e arom’atico, pois possui