Ressonância - Aromaticidade

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[02. RESSONÂNCIA - AROMATICIDADE] QUÍMICA A 1314 
 
João Paulo Noronha 1 
 
 
02.RESSONÂNCIA - AROMATICIDADE 
 
1. As principais substâncias responsáveis pelo odor de peixes estão 
relacionadas abaixo: 
 
(I) (II) (III) (IV) (V) 
 Piperidina Pirrolidina Indol Escatol 
Quanto ao odor de peixes de água doce, deve-se principalmente aos derivados 
da Piperidina. A Pirrolidina, o Indol e o Escatol influenciam no odor putrefacto 
do peixe. Pede-se: 
a) A fórmula molecular de todos os compostos e o nome do composto 1. 
Resolução: 
a) Fórmula molecular dos compostos: 
 
 
b) Escolha dos três possíveis isómeros do composto (I), aquele que apresente o 
maior ponto de ebulição e a maior solubilidade em água, justifique devidamente e 
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dê o nome ao isómero escolhido. 
 
Resolução: 
1) Isómeros possíveis: 
 
2) Isómero com a maior solubilidade em água: 
 
A estrutura capaz de realizar a interação intermolecular mais forte entre as moléculas da água será a 
mais solúvel. A n-propilamina pode realizar ligações de hidrogénio com as moléculas da água bem como 
os demais isómeros, porém, ela o faz em um número maior de possibilidades e isso consequentemente 
torna-a mais solúvel frente às moléculas do solvente. 
 
 
 
 
3) O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura necessária para que as partículas que a 
constituem, mudem do estado de agregação líquido para o gasoso. Para as moléculas de uma maneira 
geral, o ponto de fusão é diretamente proporcional à energia necessária para romper as interações 
intermoleculares presentes na substância, ou seja, quanto maior for a força intermolecular maior a energia 
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necessária para rompê-la e consequentemente maior a temperatura de ebulição atingida (para uma dada 
pressão constante). Dentre os isómeros considerados anteriormente, apenas a n-proprilamina e a 
etilmetilamina são capazes de realizar pontes de hidrogénio intermoleculares e portanto as únicas que 
apresentação o tipo de interacção mais forte. A n-propilamina no entanto, realiza um maior número de 
interações quando comparada à etilmetilamina: 
 
 
 
Isso confere à n-propilamina um maior número de interações a serem rompidas e, portanto, o ponto de 
ebulição atingido é maior se comparado ao da etilmetilamina que realiza um menor número de interações. 
 
 
c) Analíse a estrutura do escatol, identifique a hibridação de todos os átomos de 
carbono e verifique a aromaticidade do mesmo justificando através de estruturas de 
ressonância. 
 
Resolução: 
1) hibridação dos átomos de carbono no escatol. 
 
 
2) estruturas de ressonância para o escatol. 
 
 
OBS: acima não estão representadas todas as formas de ressonância possíveis para o escatol. Outras 
estruturas podem ser propostas. 
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2. O composto A (Piridina) e o B (Piperidina), são compostos heterocíclicos e as 
suas estruturas estão apresentadas abaixo. Em relação às estruturas dos dois 
compostos A e B, responda: 
 
 
a) Qual a hibridação do átomo de azoto em cada composto? 
b) Qual a hibridação dos átomos de carbono nas estruturas? 
c) Esses compostos possuem aromaticidade? Justifique e mostre as 
estruturas de ressonância. 
 
Resolução: 
 
a) hibridação dos átomos de azoto 
 
b) hibridação dos átomos de carbono. 
 
c) aromaticidade dos compostos. 
 
Apenas a molécula da piridina obedece a todos os critérios existentes num composto aromático: 
 
 molécula cíclica e plana. 
 apresenta ressonância. 
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 obedece à regra de Hückel (4n + 2 = número de eletrões π) 2 = 6 eletrões pi, n = (6 - 2)/4 , n = 1 
 
OBS: Os eletrões da piridina não participam da ressonância. Os mesmos se encontram numa direção 
perpendicular aos orbitais p não híbridados dos átomos de carbono do anel. Essa orientação, 
impossibilita a interação entre esses orbitais e aquele que contém o par de eletrões da piridina. 
 
 
3. As tetraciclinas são antibióticos largamente utilizados em medicina. A 
estrutura da tetraciclina propriamente dita é dada abaixo. 
 
 
a) Qual a fórmula molecular da tetraciclina. 
 
 
a) fórmula molecular da tetraciclina: C22H24N2O7 
b) Indique a hibridação de todos os átomos de carbono presentes na estrutura. 
 
 
 
b) Hibridação dos átomos de carbono 
 
carbonos sp3: 4, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21 e 22. 
carbonos sp2: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 e 19. 
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c) São possíveis vários arranjos do tipo ligação de hidrogénio entre as moléculas do 
composto. Mostre um destes arranjos envolvendo os átomos de carbono 1 e 2 
(marcados na estrutura). 
 
Resolução: 
 
c) ligação de hidrogénio intramolecular 
 
São possíveis pelo menos três interações intramoleculares: 
Entre o hidrogénio do hidroxilo e o oxigénio do grupo amida. 
 
 
Entre o oxigénio do hidroxilo e o hidrogénio do grupo amida 
 
 
 
Entre o hidrogénio do hidroxilo e o azoto do grupo amida 
 
 
 
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/tetraciclina_ponte_intramolecular2.gif?attredirects=0
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4. Mostre as estruturas de ressonância e o híbrido de ressonância dos compostos 
abaixo. 
 
Resolução: 
a) 
 
 
b) 
 
 
OBS: São possíveis outras estruturas com maior separação de cargas e que pouco contribuem para o 
híbrido de ressonância. 
 
c) 
 
 
d) 
 
 
OBS: Outras estruturas são possíveis. 
Os híbridos de ressonância são estruturas que mostram como está distribuída a nuvem eletrónica pela 
molécula aromática. Esta representação faz uso de linhas tracejadas que indicam as regiões onde o 
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comprimento das ligações covalentes estão entre o de uma ligação covalente simples e o de uma ligação 
covalente dupla. Abaixo os híbridos de ressonância para as estruturas anteriores: 
 
 
5. Em muitas aminas, o átomo de azoto possui hibridação sp3, com uma estrutura 
piramidal e ângulos de ligação próximos de 109º. Na formamida, o átomo de azoto 
encontra-se num arranjo planar, com ângulos de ligação próximos a 120º. Explique 
essa observação experimental. 
 
 
O arranjo planar da formamida deve-se à contribuição considerável da forma de ressonância a seguir 
representada para a estabilização do híbrido de ressonância, onde o azoto assume uma hibridação sp2, para 
assim ter o alinhamento para a conjugação com o carbonilo. 
 
 
 
 
6. O composto mostrado a seguir, tem por razões óbvias, sido chamado de ácido 
quadrático. O ácido quadrático é um ácido diprótico, com ambos os protões sendo 
mais ácido do que o ácido acético. No dianião obtido após a perda de ambos os 
protões, todas as ligações carbono-carbono tem o mesmo comprimento, bem como 
todas as ligações carbono-oxigénio. Forneça uma explicação para essas observações 
experimentais. 
 
Resolução: 
 
 
 
O dianião do ácido quadrático é altamente estabilizado como mostrado a seguir através das quatro formas 
de ressonância equivalentes que contribuem para a estabilização do híbrido de ressonância. Podemos ver 
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/estruturas_de_ressosnancia.gif?attredirects=0http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/estruturas_de_ressosnancia.gif?attredirects=0
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que cada ligação C-C é uma ligação simples em três estruturas e uma dupla ligação em uma estrutura. Cada 
ligação C-O é uma dupla ligação em duas estruturas e uma ligação simples também em duas estruturas. 
Portanto podemos esperar que todas as ligações C-C sejam equivalentes e de mesmo tamanho, e 
exactamente o mesmo pode ser dito para a ligação C-O. 
 
 
 
7. O composto mostrado a seguir é o imidazol. Quando dissolvido em água, ocorre 
uma transferência de protão na molécula do imidazol para formar um catião. Esse 
catião é melhor representado pela estrutura A ou B? Explique a sua resposta. 
 
 
 
Resolução: 
O catião correspondente ao composto B utiliza o par de eletrões não ligantes do azoto para formar um 
sistema de 6 electrões π aromático, consequentemente mais estável. 
 
 
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A estrutura A não tem como conjugar o par de eletrões de nenhum de seus átomos de azoto e portanto, não 
pode ser estabilizada por ressonância sendo sua existência, inviável. 
 
Composto A 
 
O par de eletrões em um dos átomos de azoto está impossibilitado de interagir com os demais orbitais e a 
espécie não pode ser estabilizada por ressonância tal como acontece com a espécie química representada 
pela estrutura B. 
 
8. A ciclo-heptatrienona (I) é muito estável, enquanto que a ciclopentadienona (II), 
ao contrário, é bastante instável e sofre rapidamente uma reação de Diels-Alder com 
ela mesma. Explique a diferença de estabilidade desses dois compostos. 
 
Resolução: 
 
A forma de ressonância que envolve o grupo carbonilo de (I) assemelha-se com o catião aromático ciclo-
heptatrienilo e, portanto estabiliza (I). A contribuição similar para o híbrido de (II) é semelhante ao catião 
antiaromático ciclopentadienilo desestabilizando (II). 
 
 
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9. Classifique as moléculas abaixo como aromáticas ou não aromáticas justificando 
a sua escolha: