Qual das seguintes moléculas são aromáticas? Caso não seja, explique o porquê.
N

Passo 1

O enunciado pede para decidir se a molécula dada pelo SMILES \texttt{C1=CN=C1} é aromática; se não for, explique por quê. Informação dada: a cadeia forma um anel de três átomos (dois carbonos e um nitrogênio) com duas ligações duplas conforme o SMILES fornecido.

Passo 2

Vamos entender a conectividade explícita do SMILES. A string \texttt{C1=CN=C1} descreve um anel de três átomos com as ligações seguintes:
\text{C}_1 = \text{C}_2 - \text{N}_3 = \text{C}_1
Ou seja, há duas ligações π: entre \text{C}_1 e \text{C}_2 e entre \text{N}_3 e \text{C}_1. O átomo \text{C}_1 está duplamente ligado a dois vizinhos (é o carbono “central” do anel que participa de duas ligações duplas).

Passo 3

Relembrando o que é necessário para uma molécula ser aromática (explicando como se faz na prova):
  • Precisa ser cíclica (temos um anel — ok).
  • Precisa ser plana ou suficientemente plana para permitir sobreposição contínua de orbitais p ao redor do anel.
  • Precisa ter conjugação contínua: cada átomo do anel deve dispor de um orbital p que possa se sobrepor com os orbitais p dos vizinhos, de modo que os elétrons π sejam deslocalizados ao redor do anel.
  • Precisa seguir a regra de Hückel para o número de elétrons π: ter (4n+2) elétrons π, com n inteiro (por exemplo 2,6,10,\dots).
Vou explicar cada ponto aplicado a essa molécula.

Passo 4

Contagem simples de elétrons π: existem duas ligações π (as duas duplas), logo, aparentemente, são 2 elétrons por dupla → total de \;2\times2 = 4\; elétrons π. Se houvesse conjugação cíclica contínua, 4 elétrons corresponderiam a 4n (com n=1) e isso seria antiaromático pela regra de Hückel. Mas atenção: antes de concluir antiaromaticidade, temos que verificar se existe mesmo conjugação cíclica contínua e se os átomos têm orbitais p compatíveis.

Passo 5

Análise da hibridização e dos orbitais p: o carbono \text{C}_1 está ligado por duas ligações duplas (a \text{C}_1=\text{C}_2 e a \text{N}_3=\text{C}_1). Um átomo de carbono que forma duas ligações duplas está no mesmo tipo de situação do carbono central de um alleno: é efetivamente sp-hibridizado e possui dois orbitais p perpendiculares entre si, cada um participando de um sistema π distinto. Isso significa que as duas ligações π envolvendo \text{C}_1 têm orientações de p orbitais ortogonais — elas não estão no mesmo sistema π contínuo ao redor do anel. Em outras palavras, o carbono que participa de duas duplas não fornece um único orbital p que conecte os vizinhos em sequência; as duas π são ortogonais e não se combinam para formar uma única nuvem π que rodeie o anel.

Passo 6

Situação do nitrogênio: o nitrogênio está numa dupla ligação com \text{C}_1 e, portanto, tem um orbital p usado na π dessa dupla; seu par isolado (se existir) fica tipicamente em um orbital de natureza mais sigma (não contribuindo à conjugação π nesse arranjo). Ou seja, o nitrogênio também não pode “corrigir” a falta de conjugação contínua imposta pelo carbono sp.

Passo 7

Conclusão eletrônica: a exigência chave para aromaticidade — conjugação cíclica contínua através de orbitais p sobrepostos ao redor do anel — não está satisfeita porque o carbono ligado a duas duplas é sp e tem dois conjuntos π perpendiculares (como em um alleno). Logo, os elétrons π não estão deslocalizados ao redor do anel como um único sistema π. Por isso a molécula não é um sistema aromático. Também não devemos chamá‑la de antiaromática na prática, porque a antiaromaticidade pressupõe conjugação cíclica contínua com 4n elétrons; aqui a conjugação cíclica contínua falta, de modo que o sistema é melhor descrito como não-aromático (ou simplesmente não conjugado ciclicamente).

Passo 8

Comentário extra útil para prova (sem usar a molécula dada): um análogo aromático de anéis de três átomos é o cátion ciclopropenil,
\text{C}_3\text{H}_3^+,
que tem 2 elétrons π e é aromático porque cada átomo do anel é sp^2 com um orbital p perpendicular que permite conjugação cíclica e satisfaz (4n+2) com n=0. Aqui, na molécula dada, a hibridização‑especial do carbono impede essa situação.

Resposta

Não é aromática.

Exercícios relacionados