Qual das seguintes moléculas são aromáticas? Caso não seja, explique o porquê.
Passo 1
O enunciado dá a molécula em formato SMILES:
Informações relevantes extraídas do SMILES (sem ambiguidade): é um anel aromático de cinco membros contendo um nitrogênio aromático ligado a um grupo metila — ou seja, trata‑se do N‑metilpirrol (pirrol com N ligado a um grupo ). A pergunta pede que eu diga se a molécula é aromática e, se não for, explique por quê.
Cn1cccc1.Informações relevantes extraídas do SMILES (sem ambiguidade): é um anel aromático de cinco membros contendo um nitrogênio aromático ligado a um grupo metila — ou seja, trata‑se do N‑metilpirrol (pirrol com N ligado a um grupo
Passo 2
Vou descrever a estrutura do anel de forma clara para contar elétrons e analisar aromaticidade. O anel tem cinco átomos: quatro são carbonos e um é nitrogênio. No anel há duas ligações duplas conjugadas (ou seja, dois pares de elétrons
distribuídos) e o nitrogênio possui um par de elétrons não compartilhados (lone pair). O grupo metila está apenas ligado ao nitrogênio; não altera diretamente a conjugação do anel.
Passo 3
Relembrando o critério de Hückel para aromaticidade (aula rápida e prática): uma molécula cíclica é aromática se cumprir simultaneamente:
- ser cíclica;
- ser plana (ou suficientemente plana para permitir sobreposição de orbitais
); - ter conjugação contínua (cada átomo do anel com orbital
participando da delocalização); - possuir um número de elétrons
que satisfaça a regra de Hückel:
Aqui, vou aplicar esse critério passo a passo.
Passo 4
Contagem dos elétrons
:
- Cada dupla ligação contribui com
elétrons . Há duas duplas no anel, então elas fornecem elétrons . - O nitrogênio do pirrol tem um par de elétrons não ligantes que está em um orbital
perpendicular ao plano do anel e participa da conjugação — esse par fornece elétrons . (Explicação mais abaixo sobre por que esse par participa.)
Somando:elétrons no sistema conjugado.
Passo 5
Verificação da regra de Hückel com a contagem obtida: coloquei
no lado esquerdo da fórmula
Resolvendo para
:
Como
é inteiro (
), a condição
é satisfeita. Assim, do ponto de vista da contagem eletrônica, o sistema pode ser aromático.
Passo 6
Por que o par de elétrons do nitrogênio participa (pontos que frequentemente confundem): no pirrol (e no N‑metilpirrol) o nitrogênio é
hibridado; dois dos seus orbitais
formam ligações sigma com os carbonos adjacentes e o terceiro
segura o substituinte (H ou CH
). O par de elétrons solitário permanece em um orbital
perpendicular ao plano do anel, permitindo sobreposição com os orbitais
dos carbonos adjacentes — por isso esses elétrons integram o sistema
. Contrastando: em piridina a situação é diferente — o par não ligante do nitrogênio está em um orbital
no plano do anel e não participa do sistema
. Essa diferença explica por que pirrol é aromático por contribuição do par do N, enquanto piridina é aromática por ter seis elétrons
vindos apenas das três duplas.
Passo 7
Verificação dos outros critérios: a molécula é cíclica, o anel de cinco membros tende a ser plano o suficiente para sobreposição
(pirrol é planar), e a conjugação é contínua (duplas alternadas e o par do N em orbital
). O metil ligado ao nitrogênio não bloqueia a participação do par de elétrons nem a planaridade do anel. Logo, todos os critérios de aromaticidade são satisfeitos.
Passo 8
Conclusão final (resumindo a ideia que você deve lembrar na prova): conte os elétrons
(duplas + pares que participam), verifique se o total é da forma
, e cheque conjugação/planaridade. Para a molécula dada, a contagem deu
elétrons
, que é
com
, portanto aromática. Respire, você consegue fazer isso rápido em outras heterociclos também — só pratique a contagem e identificar se o par do hetero participa ou não.
Resposta
A molécula é aromática.