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.
O

Passo 1

O enunciado pede que eu represente todas as estruturas de ressonância possíveis para a molécula dada pelo SMILES \mathrm{CC(=O)c1ccccc1}. Lista do que foi dado e do que é pedido:
  • Dado: a molécula é \mathrm{CC(=O)c1ccccc1} (acetofenona: um grupo carbonila ligado a um anel fenil e a um grupo metila).
  • Pedido: desenhar/registar todas as formas de ressonância relevantes, usar setas curvas (explicar o movimento de elétrons) e atribuir corretamente as cargas formais em cada forma.

Passo 2

Identificação da estrutura de referência (forma canônica principal) e lembrando o que é ressonância:
  • A forma canônica principal é a estrutura com a carbonila intacta e o anel aromático intacto: \mathrm{Ph{-}C(=O)-CH_3} (onde \mathrm{Ph} = anel fenil).
  • Ressonância é a representação alternativa onde pares de elétrons π ou pares solitários são deslocados para dar estruturas alternativas (contribuintes). As setas curvas indicam o deslocamento de pares de elétrons (não movimentos de átomos).
  • Fórmula prática para carga formal (útil para checar cada forma):
\text{FC} = V - N - \frac{B}{2}
onde \text{FC} = carga formal, V = elétrons de valência do átomo neutro, N = elétrons não-ligantes (pares isolados) no átomo na forma considerada, B = elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo.

Passo 3

Primeira transformação eletrônica (seta curva 1): gerar a forma iônica localizada da carbonila.
  • Movimento de elétrons: a dupla ligação \pi da carbonila (entre C e O) é deslocada para o oxigênio. Representação da seta curva (deslocamento do par π):
\pi(C=O)\longrightarrow \mathrm{O}
(ou seja, seta curva saindo da ligação \mathrm{C=O} apontando para o oxigênio).
  • Resultado desse movimento: a carbonila passa de \mathrm{C=O} para uma ligação simples \mathrm{C-O} com oxigênio carregado negativamente e o carbono carbonílico fica com carga positiva:
\text{forma iônica localizada: } \mathrm{Ph{-}\overset{+}{C}( \!-\!CH_3){-}\mathrm{O}^-}ô
  • Cálculo das cargas formais nessa forma localizada:
    • Oxigênio: V=6, N=6 (três pares solitários), B=2 (uma ligação simples). Logo \text{FC}_\mathrm{O}=6-6-\frac{2}{2}=6-6-1=-1.
    • Carbono carbonílico: V=4, N=0, tem três ligações simples (ao \mathrm{Ph}, ao \mathrm{CH_3} e ao \mathrm{O}) totalizando B=6. Logo \text{FC}_\mathrm{C}=4-0-\frac{6}{2}=4-3=+1.
  • Observação didática: essa forma tem separação de carga (Oxigênio -1, Carbono +1), conserva o octeto do oxigênio (tem 8 e^-), mas deixa o carbono com carga positiva. Essa é uma forma importante porém menor que a canônica neutra porque apresenta separação de carga.

Passo 4

Delocalização da carga positiva para o anel aromático (setas curvas 2 e seguintes): formar os contribuintes com carga positiva em posições orto e para.
  • Situação: na forma iônica localizada o carbono carbonílico \mathrm{C}^+ é adjacente ao anel fenil (é o carbono ipso ligado ao anel). O anel pode doar densidade π para estabilizar essa carga positiva: um par π do anel (uma das ligações C=C adjacentes ao carbono ipso) desloca-se para formar uma nova ligação com o carbono carbonílico. Ao mesmo tempo outra ligação π do anel se desloca ao longo do anel, deslocando a carga positiva para uma posição orto ou para para.
  • Mecanismo passo a passo (setas curvas textuais):
    1. Da forma localizada \mathrm{Ph{-}\overset{+}{C}(CH_3)-O^-}, uma seta curva sai de um dos π-bonds do anel entre o carbono orto e o carbono adjacente, apontando para a ligação entre o anel e o carbono carbonílico — isto cria uma ligação \mathrm{C_{ring}-C_{carbonila}} de caráter mais dúplice e desloca a carga positiva para a posição orto/para do anel.
    2. Em termos compactos: \pi(\text{C}_{\text{ipso}}-\text{C}_{\text{ortho}})\longrightarrow \text{formação de ligação com } \mathrm{C_{carbonila}}çãçãe consequentemente \pi(\text{outra ligação do anel})\longrightarrow \text{desloca-se e gera } \overset{+}{\text{C}}_{\text{ortho/para}}.çã
  • Consequência: obtemos formas de ressonância onde o oxigênio continua com carga -1 (pois a origem do par eletrónico foi o \pi da C=O) e o sinal + aparece agora em um carbono do anel (ortho ou para). Essas são três contribuintes distintos (dois orto equivalentes + um para).

Passo 5

Escrevendo explicitamente os contribuintes com carga no anel e calculando cargas formais:
  • Forma com carga no carbono orto esquerdo (um ortho):
    • Estrutura: oxigênio carregado negativamente \mathrm{O}^-; o anel tem uma dupla sequência deslocada de modo que um carbono orto do anel é \overset{+}{\mathrm{C}}_{\text{ortho}}. Representação compacta: \mathrm{O}^- \quad\text{ e }\quad \overset{+}{\mathrm{C}}_{\text{ortho}}
    • Cálculo (exemplo para o \mathrm{C}_{\text{ortho}} carregado): átomo de carbono no anel com carga formal +1 normalmente tem V=4, N=0, e aqui participa de três ligações (B = 6 elétrons), logo \text{FC}=4-0-3=+1.
    • O oxigênio continua com \text{FC}=-1 como antes.
  • Forma com carga no carbono para (parassimétrica):
    • Mesma ideia: \mathrm{O}^- e \overset{+}{\mathrm{C}}_{\text{para}}. A carga formal no carbono para é +1; oxigênio -1.
  • Forma com carga no outro carbono orto (o segundo orto) — é equivalente à primeira por simetria do anel.
  • Observações:
    • Em todas essas formas do tipo “ \mathrm{O}^- / \mathrm{C}_{\text{ring}}^+”, o oxigênio tem carga -1 e o sítio positivo é estabilizado por ressonância no anel.
    • Essas formas quebram parcialmente a aromaticidade local do anel (há um local onde a contagem/arranjo π não é a do benzeno ideal), por isso são contribuintes menores que a forma neutra, mas ainda importantes para explicar reatividade (por exemplo, ativação/desativação do anel em reações eletrofílicas).

Passo 6

Resumo qualitativo da importância relativa dos contribuintes e conclusão didática
  • Contribuidores:
    1. Forma canônica neutra (maior contribuição): \mathrm{Ph{-}C(=O)-CH_3} — sem separação de cargas e com aromaticidade do anel preservada.
    2. Forma iônica localizada: \mathrm{Ph{-}\overset{+}{C}(CH_3)-O^-} — oxigênio -1, carbono carbonílico +1.
    3. Formas com carga delocalizada no anel: três contribuintes onde \mathrm{O}^- é compensado por \overset{+}{\mathrm{C}} no anel (dois orto equivalentes e um para). Cada uma tem oxigênio com \text{FC}=-1 e o carbono do anel com \text{FC}=+1.
  • Estabilidade: a contribuição relativa decresce na ordem: canônica neutra > formas onde a carga positiva está parcialmente delocalizada no anel (pois distribuição de carga estabiliza) > forma única onde a carga está localizada estritamente no carbono carbonílico. Além disso, qualquer forma que perturbe muito a aromaticidade do anel é energeticamente desvantajosa, por isso contribui pouco.
  • Motivação prática: essas ressonâncias explicam porque o oxigênio carbonílico é nucleofílico/forte aceptor de carga e por que o anel fica desativado para certas reações eletrofílicas em posições relativas ao grupo carbonila.

Resposta

\mathrm{Ph{-}C(=O)-CH_3}
\mathrm{Ph{-}\overset{+}{C}(CH_3){-}\mathrm{O}^-}
\mathrm{O}^- \text{ com } \overset{+}{\mathrm{C}}_{\text{ortho (1)}} \text{ no anel (dupla deslocada)}
\mathrm{O}^- \text{ com } \overset{+}{\mathrm{C}}_{\text{para}} \text{ no anel (dupla deslocada)}
\mathrm{O}^- \text{ com } \overset{+}{\mathrm{C}}_{\text{ortho (2)}} \text{ no anel (dupla deslocada)}

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