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: representar todas as estruturas de ressonância possíveis para a molécula dada, usar setas curvas para mostrar a movimentação dos elétrons e atribuir corretamente as cargas formais em cada forma.
A informação fornecida é o SMILES: \mathrm{C=C/C=C\OC\text{(C)}\text{(C)}C}. A partir desse SMILES, a conectividade da molécula (a que vou trabalhar) é:
\mathrm{CH_2=CH-CH=CH-O-C(CH_3)_3}
ou seja: um sistema conjugado 1,3-butadienílico terminando em um oxigênio ligado a um grupo terc-butilo. Vou numerar os carbonos do diene da esquerda para a direita como C_1 (terminal CH _2), C_2, C_3, C_4 (o carbono ligado ao oxigênio). O oxigênio vou chamar de O (ligado a C_4 e ao grupo \mathrm{C(CH_3)_3}).

Passo 2

Antes de desenhar ressonâncias, descrevo a estrutura neutra e os elétrons relevantes:
\mathrm{CH_2(=)C_2H-CH_3(=)C_4H-O-C(CH_3)_3} — escrevo de forma mais clara como
\mathrm{CH_2=CH-CH=CH-O-C(CH_3)_3}.
O oxigênio tem duas pares livres (dois lone pairs) e duas ligações sigma (uma para C_4 e outra para o tert‑butil). Os pares livres no O estão conjugados, via ligação simples C_4\!-\!O, com o sistema \pi do 1,3‑butadieno (conjugação C_1=C_2-C_3=C_4). Essas são as partículas que vão participar em estruturas de ressonância (pares livres do O e elétrons \pi do sistema conjugado).

Passo 3

Rápida explicação didática sobre ressonância, setas curvas e carga formal:
  • Ressonância = diferentes formas canônicas que representam a mesma distribuição eletrônica delocalizada. Nenhuma estrutura isolada é a “verdadeira” sozinha; a realidade é um híbrido.
  • Setas curvas: mostram o movimento de pares de elétrons. Convenção:
    • uma seta saindo de um par livre ( lp) significa “esse par é usado para formar uma ligação”;
    • uma seta saindo de uma ligação \pi significa “os elétrons daquela ligação vão se deslocar para o átomo indicado”.
  • Cálculo de carga formal (FC): para um átomo,
\mathrm{FC} = V - N_{lp} - \tfrac{1}{2}N_{bond}
onde V = elétrons de valência livres do átomo neutro (ex.: O tem 6, C tem 4), N_{lp} = elétrons não ligantes (não ligados) atribuídos ao átomo, N_{bond} = elétrons envolvidos em ligações (todos os elétrons das ligações ao redor do átomo). Vou usar esta fórmula para justificar as cargas que aparecerem.

Passo 4

Primeira forma de ressonância carregada (seta curva 1 — do oxigênio para o carbono):
  • Movimento eletrônico (descrito com setas curvas):
    1. lp(O)\rightarrow C_4 (um par livre do oxigênio forma uma dupla ligação C_4=O);
    2. \pi(C_3=C_4)\rightarrow C_3 (os elétrons da ligação π entre C_3 e C_4 se deslocam para C_3, ficando como par não ligante em C_3).
  • Resultado dessa movimentação: formação de uma ligação dupla C_4=O, o oxigênio agora tem uma ligação a mais (3 ligações sigma/π+ 1 par livre), e C_3 recebe um par eletrônico extra tornando‑se um carbaníon. Escrevendo a estrutura: \mathrm{CH_2=CH-\,\underset{C_3^{-}}{CH^{-}}-\,C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}(mais legível em notação linear:) \mathrm{CH_2=CH- C_3^{-} - C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}
  • Cálculo de cargas formais nesse formulário:
    • Oxigênio após formar C_4=O: tem 1 par livre ( N_{lp}=2 elétrons), e está em 3 ligações (6 elétrons em ligações). Então
    \mathrm{FC(O)} = 6 - 2 - \tfrac{1}{2}\cdot 6 = 6-2-3=+1,logo \mathrm{O}^{+}.
    • C_3 recebe o par extra: tem 1 par livre ( N_{lp}=2 elétrons) e faz 3 ligações (a C_2, a C_4 e a um H), ou seja 6 elétrons em ligações. Então
    \mathrm{FC(C_3)} = 4 - 2 - \tfrac{1}{2}\cdot 6 = 4-2-3=-1,logo \mathrm{C_3}^{-}.
  • Observação qualitativa: esta forma mostra um caráter iônico parcimonioso: O positivo / C negativo, e é uma forma importante porque evidencia a habilidade do oxigênio de doar seu par para o sistema conjugado.

Passo 5

Segunda forma de ressonância (delocalização do carbaníon para a extremidade esquerda — seta curva 2):
  • A partir da forma do Passo 4 (com C_3^{-}), o par livre em C_3 pode se reorganizar para criar uma nova ligação dupla entre C_2 e C_3, deslocando os elétrons da ligação \pi(C_1=C_2) para C_1. Em setas curvas:
    1. lp(C_3)\rightarrow \pi\text{ entre }C_2\!-\!C_3 (isto é, o par não ligante em C_3 forma a ligação dupla C_2=C_3);
    2. \pi(C_1=C_2)\rightarrow C_1 (os elétrons do primeiro duplo vínculo se deslocam para C_1, criando a carga negativa ali).
  • Estrutura resultante: \mathrm{CH_2^{-}-CH=CH- C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}ou simbolicamente \mathrm{C_1^{-}} com C_4=O^{+}.
  • Cálculo de cargas formais:
    • C_1^{-}: depois dessa delocalização, C_1 tem um par não ligante (2 elétrons) e 3 ligações (duas a H e uma a C_2) → FC =4-2-\tfrac{1}{2}\cdot 6 = -1.
    • O ainda está com carga +1 como no passo anterior (mesma análise).
  • Assim temos a segunda forma carregada, isomérica da anterior, com o ôn negativo deslocado para a extremidade do diene ( C_1).

Passo 6

Resumo das formas de ressonância importantes e por que não há outras significativas:
  • Formas canônicas encontradas:
    1. Forma neutra (sem cargas): \mathrm{CH_2=CH-CH=CH-O-C(CH_3)_3}. Nesta, não há separaçãoformal de cargas; é geralmente a forma de maior contribuição ao híbrido porque não tem separação de carga.
    2. Forma com C_3^{-} e O^{+} (Passo 4): \mathrm{CH_2=CH-C_3^{-}-C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}. Obtida por lp(O)\rightarrow C_4 e \pi(C_3=C_4)\rightarrow C_3.
    3. Forma com C_1^{-} e O^{+} (Passo 5): \mathrm{CH_2^{-}-CH=CH- C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}. Obtida ao deslocar o anião do C_3 para C_1.
  • Explicação de por que não há uma forma com carga localizada permanentemente em C_2 isoladamente: para o anião allylic o par extra se distribui preferencialmente nas posições terminais do fragmento allyl ( C_1 e C_3); a posição C_2 não é uma posição terminal do sistema allyl e não recebe de forma canônica a carga sozinha nas etapas que começam pelo par do oxigênio — as duas formas carregadas acima já descrevem a delocalização completa do par.
  • Observação sobre contribuições: a forma neutra costuma ter maior contribuição ao híbrido; as formas com separação de cargas (com \mathrm{O}^{+} e \mathrm{C}^{-}) são importantes para explicar reatividade (por exemplo, nucleofilicidade nas posições alílicas) e a polarização da ligação C_4\!-\!O.

Passo 7

Como representar visualmente (em prova) as setas curvas que mostrei textualmente:
  • Para ir da forma neutra para a forma do Passo 4: desenhe uma seta curva começando no par livre do O apontando para a linha entre O e C_4 (mostra formação da dupla C_4=O), e outra seta curva do traço da ligação dupla C_3=C_4 apontando para C_3 (mostra que os elétrons daquela ligação vão para C_3). Em símbolos: lp(O)\rightarrow C_4 e \pi(C_3=C_4)\rightarrow C_3.
  • Para ir da forma do Passo 4 para a forma do Passo 5: desenhe uma seta curva do par não ligante em C_3 formando a nova ligação C_2=C_3 e uma seta do \pi entre C_1=C_2 apontando para C_1. Em símbolos: lp(C_3)\rightarrow \pi(C_2-C_3) e \pi(C_1=C_2)\rightarrow C_1.
  • Sempre indique nas estruturas finais as cargas formais calculadas (por exemplo \mathrm{O}^{+}, \mathrm{C_3}^{-} ou \mathrm{C_1}^{-}).

Resposta

\mathrm{CH_2=CH-CH=CH-O-C(CH_3)_3}
\mathrm{CH_2=CH-\,C_3^{-}-\,C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}
\mathrm{CH_2^{-}-CH=CH-\,C_4(=O^{+})-C(CH_3)_3}

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