Qual das seguintes moléculas são aromáticas? Caso não seja, explique o porquê.
Passo 1
O enunciado pede para decidir se a molécula dada pelo SMILES
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
descreve um anel de três átomos com as ligações seguintes:
Ou seja, há duas ligações π: entre
e
e entre
e
. O átomo
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
ao redor do anel. - Precisa ter conjugação contínua: cada átomo do anel deve dispor de um orbital
que possa se sobrepor com os orbitais 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
elétrons π, com inteiro (por exemplo ).
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
elétrons por dupla → total de
elétrons π. Se houvesse conjugação cíclica contínua,
elétrons corresponderiam a
(com
) 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
compatíveis.
Passo 5
Análise da hibridização e dos orbitais
: o carbono
está ligado por duas ligações duplas (a
e a
). Um átomo de carbono que forma duas ligações duplas está no mesmo tipo de situação do carbono central de um alleno: é efetivamente
-hibridizado e possui dois orbitais
perpendiculares entre si, cada um participando de um sistema π distinto. Isso significa que as duas ligações π envolvendo
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
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
e, portanto, tem um orbital
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
.
Passo 7
Conclusão eletrônica: a exigência chave para aromaticidade — conjugação cíclica contínua através de orbitais
sobrepostos ao redor do anel — não está satisfeita porque o carbono ligado a duas duplas é
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
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,
que tem
elétrons π e é aromático porque cada átomo do anel é
com um orbital
perpendicular que permite conjugação cíclica e satisfaz
com
. Aqui, na molécula dada, a hibridização‑especial do carbono impede essa situação.
Resposta
Não é aromática.