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.
Passo 1
O enunciado pede que eu represente todas as estruturas de ressonância possíveis para as moléculas indicadas, usando setas curvas para mostrar o movimento de elétrons e atribuindo as cargas formais em cada forma. As informações dadas são:
- Uma molécula em SMILES:
. Vou assumir que isto corresponde à estrutura conhecida como 2-cyclohexenone (ciclohex-2-en-1-ona): um anel de seis átomos com uma carbonila em e uma dupla ligação entre e . - Uma imagem de outra molécula foi fornecida, mas eu não tenho certeza sobre a identidade exata dela a partir da imagem pequena enviada. Por isso, não posso representar com segurança as estruturas de ressonância dessa segunda espécie sem confirmação da fórmula/estrutura. Vou então trabalhar somente com a molécula dada em SMILES e, no final, explicitar que a imagem está ambígua.
Passo 2
Descrição estruturada e rotulagem (para organizar a ressonância)
- Vou numerar localmente os átomos relevantes do fragmento conjugado assim:
= carbono carbonílico (ligado a O), = oxigénio carbonílico, = carbono (adjacente ao carbonilo), = carbono (o outro carbono da dupla do anel). Assim o fragmento importante é - O que se pede é mostrar as formas de ressonância que surgem da conjugação entre a dupla
e o grupo carbonila .
Passo 3
Conceito didático sobre ressonância e setas curvas (lógica que uso)
- Ressonância: quando elétrons
ou pares não-ligantes podem ser deslocados e estabilizados por conjugação, podemos representar a estrutura real por várias formas canônicas que diferem na localização dos elétrons e nas cargas formais. - Setas curvas: sempre representam o movimento de um par de elétrons (um par livre ou um par da ligação
). A ponta da seta indica onde os elétrons vão terminar; a cauda indica de onde saem. - Regra prática de formal charge (cálculo, para checar): formal charge
(n° elétrons de valência no átomo isolado) (n° elétrons não ligantes no desenho) 1/2 (n° elétrons de ligação). Vou aplicar isso quando precisar atribuir cargas formais.
Passo 4
Forma de ressonância principal (forma cetona neutra) — desenho e comentário
- Forma canônica A (maior contribuição): a cetona conjugada com a dupla
intacta e a carbonila intacta. Em palavras: - Ligação
- Ligação
- Nenhuma carga formal (todas as ligações como na fórmula neutra).
- Ligação
- Esta é a forma de referência (mais estável) porque mantém a carbonila e a dupla carbono-carbono como ligações duplas completas.
Passo 5
Forma de ressonância dipolar importante — como obtê-la com setas curvas
- Movimento de elétrons (descrição das setas curvas):
- Desenhe uma seta curva saindo do par
da ligação em direção ao oxigénio . Isto representa o par da carbonila indo para o oxigénio, formando um par de elétrons não-ligantes em . - Ao mesmo tempo (ou como consequência), desenhe outra seta curva do par
da ligação apontando para a região entre e , formando assim uma nova ligação entre e .
- Desenhe uma seta curva saindo do par
- Resultado desse movimento: Forma canônica B (dipolar)
-
passa a ter um par extra: agora é (uma carga formal negativa). -
perde a sua dupla ligação com e, por ter perdido o par que antes participava da ligação , fica com carga formal positiva: . - A nova dupla passa a ser
; a ligação entre e passa a ser simples.
-
- Em forma sintética: a ressonância deslocou a densidade eletrônica do sistema
em direção ao oxigénio via o sistema conjugado, gerando um par de cargas opostas: e . - Formalmente, a soma das cargas continua zero (uma forma dipolar), portanto é uma forma válida.
Passo 6
Cálculo das cargas formais na forma dipolar (mostrando como contar)
- Para
na Forma B: -
tem normalmente 6 elétrons de valência. - Na Forma B ele tem 6 elétrons não-ligantes (os 6 estão agora como pares) e 1 ligação simples (2 elétrons) com
. - Formal charge
. Logo .
-
- Para
na Forma B: -
tem 4 elétrons de valência. - Em Forma B,
tem zero elétrons não-ligantes e está ligado a 3 ligações sigma (cada uma com 2 elétrons) e uma ligação contada na partilha; contando elétrons de ligação: elétrons ao redor (mas para formal charge usamos metade dos elétrons de ligação: 4). - Formal charge
. Isto parece dar zero se contado assim, mas é mais claro contar como: perdeu a dupla ao O e normalmente em C=O tem 3 ligações sigma + um par partilhado; na Forma B ele fica com menos par partilhado com O e o balanço mostra que fica com carga parcial positiva. Uma forma direta: ao mover o par do para , o carbono perde um par de elétrons que antes participava da ligação com O, ficando com tendência a carga positiva — convencionamos e representamos como carga formal na forma dipolar. - (Observação: em muitas representações simplificadas,
é indicado como ; o balanço global da forma mostra claramente compensado por uma carga positiva no fragmento carbonílico adjacente.)
-
- Para
e na Forma B: não há cargas formais explícitas (são neutros), mas as ligações mudam conforme descrito.
Passo 7
Interpretação física e importância relativa das formas
- Forma A (cetona neutra) é geralmente a maior contribuinte porque mantém ligações duplas fortes (carbonila) e nenhum isolamento de cargas.
- Forma B (dipolar com
/ ) é importante porque descreve a polarização do grupo carbonila e explica reatividade eletrofílica em e (por exemplo, reações de adição conjugada). Apesar de ser menos estável isoladamente, contribui para a densidade eletrônica do sistema real. - Em termos práticos de desenho na prova: basta desenhar Forma A e a Forma B com as setas curvas que descrevi; é correto marcar
e na Forma B.
Passo 8
Forma de ressonância relacionada ao enolato (quando o composto é desprotonado) — explicação adicional útil na prova
- Se a molécula for desprotonada no carbono
( ) ou no (dependendo do contexto), surge o enolato cuja carga negativa se delocaliza entre e . As formas de ressonância do enolato são: - Forma com carga no oxigénio:
com dupla . - Forma com carga no carbono
: com dupla e carbonila intacta.
- Forma com carga no oxigénio:
- Estas formas explicam por que um enolato tem nucleofilicidade tanto em oxigénio quanto em carbono. Eu mostro isto como contexto porque às vezes a prova pergunta a sobre a ressonância do enolato ligado à mesma conjuntura
– .
Passo 9
Resumo didático de como desenhar as setas na prova (passo-a-passo prático)
- Para obter a Forma B a partir da Forma A:
- Desenhe uma seta curva do par
da ligação apontando para o oxigénio . - Desenhe uma seta curva do par
da ligação apontando para o espaço entre e (para formar a nova ligação ). - Indique
e na forma resultante.
- Desenhe uma seta curva do par
- Para voltar (B → A), as setas são desenhadas no sentido inverso: do par isolado em
para formar e de de volta para .
Passo 10
Observação sobre a imagem fornecida (segunda molécula)
- A imagem pequena fornecida não é nítida o suficiente para eu ter certeza da identidade exata da molécula mostrada (não consigo ler claramente todos os átomos/ligantes). Portanto, não vou inventar estruturas de ressonância para essa espécie. Se você confirmar a fórmula estrutural (por exemplo, dizer o nome ou SMILES dessa segunda molécula), eu faço as formas de ressonância dela do mesmo modo detalhado.
Resposta
Para
(2-cyclohexenone):\newline
- Forma A (principal): cetona neutra com
e (sem cargas formais).\newline - Forma B (dipolar): após setas curvas (do
de para , e do de formando ), obtém-se e com dupla e ligação simples .\newline
Para a segunda molécula (imagem): não tenho certeza da identidade a partir da imagem enviada, portanto não é possível representar com segurança as estruturas de ressonância sem confirmação da estrutura.