Represente todas as estruturas de ressonância possíveis para as moléculas indicadas, utilizando setas curvas para mostrar a movimentação dos elétrons e atribuindo corretamente as cargas formais em cada forma.
OO

Passo 1

O enunciado pede: representar todas as estruturas de ressonância possíveis para a molécula dada e indicar, em cada forma, a movimentação dos elétrons com setas curvas e as cargas formais corretamente atribuídas. A molécula fornecida está no formato SMILES \mathrm{C=COOC=C}; isto corresponde à fórmula estrutural linear abaixo:
\mathrm{CH_2=CH-O-O-CH=CH_2}
Informações relevantes dadas (conectividade que vamos usar):
  • Átomos, da esquerda para a direita: C_1=C_2-O_1-O_2-C_3=C_4.
  • Cada oxigênio O_1 e O_2 tem pares de elétrons não-ligantes iniciais (dois pares cada).
  • O enunciado exige mostrar setas curvas (mecanismo de ressonância, ou seja, movimento de pares eletrônicos entre \pi e pares não-ligantes) e calcular cargas formais em cada forma.

Passo 2

Desenho da forma de Lewis principal (forma neutra) e contagem de elétrons relevantes:
\mathrm{CH_2=CH-O-O-CH=CH_2}
  • Nesta forma neutra cada dupla C=C é um par \pi de elétrons localizado entre C_1\!-\!C_2 e entre C_3\!-\!C_4.
  • Cada oxigênio ( O_1, O_2) tem dois pares de elétrons não-ligantes (quatro elétrons não-ligantes).
  • Regras úteis para ressonância (vamos aplicar estas regras explícitas mais adiante): só podem deslocar-se pares \pi e pares não-ligantes; não se “quebram” ligações sigma por ressonância normal; os contadores de elétrons devem fechar (não criamos átomos com número de elétrons impróprio).

Passo 3

Princípio do movimento de elétrons que vamos usar (explicado passo a passo, como na prova):
  • Pares não-ligantes em O_1 ou O_2 estão adjacentes a uma dupla C=C. Esses pares podem fazer ressonância do tipo: o par não-ligante do oxigênio forma uma ligação \pi com o carbono adjacente; em contrapartida, o par \pi do C=C desloca-se para o carbono terminal, gerando um íon carbanion nesse carbono. Em setas curvas: seta do par de elétrons (lone pair) em O apontando para a ligação O\!-\!C (formando C=O); simultaneamente, seta da ligação \pi C\!=\!C apontando para o carbono terminal (gerando a carga negativa ali).
  • Isto gera um par de estruturas-tipo: doador (oxigênio fica com carga positiva, porque passou de 2 pares não-ligantes para só 1 par não-ligante e 3 ligações) e aceitador (carbono terminal recebe o par eletrônico e fica com carga negativa).
  • Aplicamos isso independentemente ao lado esquerdo e ao lado direito porque a molécula é simétrica; também é possível que ambos os oxigênios façam essa doação simultaneamente (forma com cargas separadas em ambos os lados).

Passo 4

Construção da forma ressonante com doação do oxigênio esquerdo ( O_1) para a dupla C_1=C_2 — descrição das setas curvas e do resultado:
  • Movimentos (setas curvas): (i) seta curva do par não-ligante de O_1 para a ligação entre O_1 e C_2 (isto cria uma ligação dupla C_2=O_1); (ii) simultaneamente, seta curva da ligação \pi entre C_1 e C_2 indo para C_1 (isto gera um par de elétrons em C_1, ou seja, carbanion em C_1).
  • Estrutura resultante (escrita linearmente):
\mathrm{CH_2^{-}-CH=O^{+}-O-CH=CH_2}
  • Agora calculamos as cargas formais (mostrando a regra e um exemplo):
    • Fórmula usada: \text{FC} = \text{valência do átomo} - \text{nº de elétrons não-ligantes} - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons em ligações})êáºéãéçõ.
    • Para C_1 (carbanion): valência =4; após ressonância C_1 tem um par não-ligante (2 e ^-) mais 3 ligações sigma (a dois Hs e a C_2) → elétrons não-ligantes =2, elétrons em ligações =6. Logo \text{FC}(C_1)=4-2-\tfrac{6}{2}=4-2-3=-1.
    • Para O_1: valência =6; após formar dupla com C_2 fica com um par não-ligante (2 e ^-) e 3 ligações (dupla com C_2 + simples com O_2) → elétrons não-ligantes =2, elétrons em ligações =6. Logo \text{FC}(O_1)=6-2-\tfrac{6}{2}=6-2-3=+1.
  • As demais periferias (o outro lado, O_2 e a dupla C_3=C_4) permanecem como na forma neutra nessa contribuição.

Passo 5

Construção da forma ressonante análoga com doação do oxigênio direito ( O_2) para a dupla C_3=C_4:
  • Movimentos (setas curvas): (i) seta do par não-ligante de O_2 para a ligação entre O_2 e C_3 (formando C_3=O_2); (ii) seta da ligação \pi C_3=C_4 para C_4 (cria C_4^{-}).
  • Estrutura resultante:
\mathrm{CH_2=CH-O-O=CH-CH_2^{-}} \quad\text{o mais claro como} \quad\mathrm{CH_2=CH-O-O^{+}=CH-CH_2^{-}}
(forma análoga à do lado esquerdo; em notação compacta para carga: O_2^{+} e C_4^{-}.)
  • Cálculo de cargas formais: simétrico ao caso do lado esquerdo — C_4 fica com \text{FC}=-1, O_2 com \text{FC}=+1.

Passo 6

Construção da forma onde ambos os oxigênios doam simultaneamente (doação concorrente dos dois pares não-ligantes para as duplas vizinhas):
  • Movimentos (setas curvas): do par não-ligante de O_1 para a ligação O_1\!-\!C_2 e do par não-ligante de O_2 para a ligação O_2\!-\!C_3; simultaneamente os pares \pi de C_1=C_2 e C_3=C_4 movem-se para C_1 e C_4, respectivamente.
  • Estrutura resultante:
\mathrm{CH_2^{-}-CH=O^{+}-O-CH=O^{+}-CH_2^{-}}
ou, enfatizando as cargas:
\mathrm{CH_2^{-}-CH=O^{+}-O-CH=O^{+}-CH_2^{-}}
(ou seja, C_1^{-} e C_4^{-} com O_1^{+} e O_2^{+}; a ligação O_1-O_2 permanece como ligação simples no esqueleto estrutural mostrado, mas agora há duas cargas positivas nos oxigênios e duas cargas negativas nos carbonos terminais).
  • Cálculo de cargas formais: ambos os carbonos terminais C_1 e C_4 têm \text{FC}=-1; ambos os oxigênios O_1 e O_2 têm \text{FC}=+1. A soma das cargas é zero (zwitteriônico globalmente neutro).

Passo 7

Observações sobre as contribuições e estabilidade (o que usar na prova para julgar importância das formas):
  • A forma neutra \mathrm{CH_2=CH-O-O-CH=CH_2} é, em geral, a maior contribuição porque não separa cargas.
  • As formas em que apenas um lado do sistema é carregado (aparecem O^{+} e C^{-}) são contribuições de menor energia, mas importantes para explicar polarização e reatividade (p.ex., o carbono terminal fica com caráter nucleofílico parcial).
  • A forma em que ambos os lados doam (com O^{+} em ambos os oxigênios e dois carbanions terminais) é a mais carregada (maior separação de carga) e, portanto, a de menor peso relativo entre as contribuições canônicas.
  • Em cada caso, as setas curvas que justificam cada estrutura são: seta do lone-pair do oxigênio → ligação O–C; seta da ligação π C=C → carbono terminal. Se fizer os dois lados, faça as duas duplas de setas ao mesmo tempo.

Resposta

\mathrm{CH_2=CH-O-O-CH=CH_2}
\mathrm{CH_2^{-}-CH=O^{+}-O-CH=CH_2}
\mathrm{CH_2=CH-O-O^{+}=CH-CH_2^{-}}
\mathrm{CH_2^{-}-CH=O^{+}-O-CH=O^{+}-CH_2^{-}}

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