Qual das seguintes moléculas são aromáticas? Caso não seja, explique o porquê.
Passo 1
O enunciado pede para decidir se a molécula representada por SMILES
é aromática. Dados explícitos fornecidos: a cadeia forma um anel fechado (o dígito carbonos e carga positiva global (fórmula
).
1 em SMILES indica fechamento de anel) e há um átomo de carbono carregado positivamente ([C+]) ligado a um sistema de ligações duplas C= C e C= C. Não há outras informações externas (nenhuma figura extra foi enviada). A minha leitura do SMILES indica que se trata do cátion ciclopentadienílico, isto é, um anel com
Passo 2
O que significa “aromático” — regras e conceitos que vou usar (explicado devagar e com exemplos):
- Critérios de Huckel (resumido de forma prática): uma molécula é aromática se, simultaneamente,
- for cíclica (fecha um anel);
- for planar ou suficientemente plana para que orbitais p dos átomos possam sobrepor-se continuamente;
- tiver um sistema conjugado contínuo de orbitais p ao redor do anel (ou seja, cada átomo do anel deve ter um orbital p disponível para a conjugação);
- e possuir um número de elétrons π igual a
, com sendo um inteiro não negativo (essa é a famosa regra de Hückel).
- Se a molécula satisfaz 1–3 mas tem
elétrons π (em vez de ), ela é antiaromática: isso dá instabilidade extra (muito reativa). - Se a molécula não satisfaz 1–3 (por exemplo, não é conjugada ou não é planar), ela é não aromática (não ganha a estabilização especial da aromaticidade).
- Como contar elétrons π na prática:
- Cada ligação dupla C=C contribui com
elétrons π. - Um par eletrônico não-ligante (lone pair) conjugado pode contribuir com
elétrons π se está no orbital p adequado. - Uma carga negativa localizada num átomo sp2/sp (como no ânion ciclopentadienílico) pode contribuir com
elétrons π (por exemplo, tem elétrons π). - Uma carga positiva (carbono com carga +) significa tipicamente um orbital p vazio — esse átomo não fornece elétrons π (contribui com
elétrons π), mas pode aceitar sobreposição se estiver sp2 com p vazio, participando do sistema conjugado.
- Cada ligação dupla C=C contribui com
Exemplos curtos para fixar:
- O cátion ciclopropenílio (
) tem elétrons π e é aromático (porque ). - O ânion ciclopentadienílico (
) tem elétrons π e é aromático (porque ).
Passo 3
Aplicando esses critérios à molécula dada
:
- Estrutura e conjugação: o SMILES fecha um anel de
carbonos (já identifiquei isso no Passo 1). No esqueleto temos duas ligações duplas indicadas por C= CeC= C, e o carbono marcado como[C+]fecha o anel. Todos os carbonos do anel podem ser considerados(o carbono positivo tem um orbital p vazio), então existe uma cadeia conjugada contínua de orbitais p ao redor do anel — ou seja, critérios 1–3 (cíclica, plana/possivelmente plana, conjugada) estão satisfeitos. - Contagem de elétrons π:
- As duas ligações duplas fornecem
elétrons π cada uma, totalizando elétrons π. - O carbono com carga positiva tem um orbital p vazio e, portanto, não contribui com elétrons π adicionais (contribui com
). - Logo, o número total de elétrons π do sistema conjugado é
.
- As duas ligações duplas fornecem
- Classificação pela regra de Hückel:
-
elétrons π corresponde à forma (com ), não a . Pelo critério de Hückel, um sistema cíclico e conjugado com elétrons é antiaromático.
-
- Consequência química: ser antiaromático significa que a molécula perde estabilização e tende a ser muito instável e reativa; frequentemente tais espécies se rearranjam, protonam/desprotonam ou mudam geometria para evitar a antiaromaticidade.
Passo 4
Conclusão didática resumida (para usar na prova):
- Identifique o tamanho do anel e conte as ligações π (cada ligação dupla =
elétrons π). - Verifique se há pares não-ligantes ou cargas que mudam a contagem (carga negativa pode adicionar
, carga positiva adiciona porque é p vazio). - Aplique a regra
para aromaticidade; se der e ainda houver conjugação e planaridade, é antiaromático.
Resposta
Não — a molécula é antiaromática, pois é um anel conjugado de
carbonos com
elétrons
no sistema conjugado (contribuição do carbono positivo =
), e
corresponde a
(com
), não a
.