O que são compostos aromáticos?
Os compostos aromáticos compreendem uma classe de hidrocarbonetos que inclui um anel de carbono insaturado de seis membros, no qual os elétrons da valência da ligação pi são completamente deslocalizados ou conjugados. Estes compostos são estáveis e abundantes nas formas natural e sintética. O mais simples dos compostos aromáticos é o benzeno (C6H6), um cancerígeno inflamável, mas um produto químico industrialmente importante. O nome aromático é baseado nos fortes aromas de muitos dos compostos aromáticos maiores. Diamantes e grafite, embora não sejam considerados compostos aromáticos, demonstram compartilhamento de elétrons deslocalizados em distâncias atômicas muito longas.
A ligação covalente carbono-carbono, a base da química orgânica, compartilha dois elétrons entre dois átomos de carbono adjacentes como uma ligação simples ou quatro elétrons entre dois carbonos em uma ligação dupla. Um sistema conjugado possui uma série de ligações simples e duplas alternadas que podem ser representadas por duas ou mais estruturas de Lewis. A conjugação ou ressonância ocorre quando existem orbitais p disponíveis ou orbitais d em compostos de maior peso molecular, nos quais se espalham os elétrons de valência disponíveis. A conjugação pode ocorrer em configurações lineares, ramificadas ou cíclicas entre ligações de átomos de carbono, oxigênio ou nitrogênio.
A armaticidade ocorre quando os elétrons na cadeia de carbono são ainda mais deslocalizados, formando um anel de seis carbonos com o equivalente a três cada um de ligações simples e duplas alternadas. Se o benzeno se comportasse como uma molécula com três ligações duplas, os químicos esperariam que as ligações duplas da molécula fossem mais curtas que as ligações simples, mas os comprimentos das ligações de carbono do benzeno são todos iguais e coplanares. O benzeno e outros compostos aromáticos não sofrem reações de adição como os alcenos. Os alcenos adicionam grupos através de suas ligações duplas, enquanto compostos aromáticos substituem um átomo de hidrogênio por um grupo.
A energia liberada quando o ciclo-hexeno é hidrogenado em ciclo-hexadieno pela adição de hidrogênio à ligação dupla é de 28,6 kcal por mole. A hidrogenação do ciclohexadieno com duas ligações duplas libera 55,4 kcal / mole ou 27,7 kcal por mole de H2. O benzeno libera 49,8 kcal por mole ou 16,6 kcal por mole de H2 após hidrogenação completa. O valor notavelmente baixo é uma medida da estabilidade da estrutura aromática.
Os químicos explicam a morfologia planar do benzeno, comprimentos iguais de ligação de carbono e a baixa energia de suas ligações duplas, concluindo que os orbitais 2p estão distribuídos pelos seis carbonos. Os orbitais pi deslocalizados são visualizados como formando um toro acima e abaixo do plano do anel do esqueleto de carbono. Essa configuração explica todas as suas características e suporta o conceito de orbitais pi compartilhados em outros sistemas conjugados.
Compostos aromáticos freqüentemente exercem pressão de vapor e muitas das moléculas gasosas são detectáveis pelo nariz humano. Casca de canela, folhas verdes de inverno e feijão de baunilha, todos têm compostos aromáticos que os humanos podem cheirar. A síntese destes ou de compostos semelhantes também é a base do aroma artificial de alimentos.
Alguns compostos aromáticos muito interessantes consistem em estruturas policíclicas que compartilham um ou mais lados do anel de carbono de seis membros com um anel de carbono adjacente. O naftaleno (C10H8) possui dois anéis de benzeno unidos; três anéis unidos linearmente são chamados de antracenos (C14H10), enquanto seis anéis de benzeno em um círculo, com um nível muito alto de deslocalização de elétrons, são chamados hexelicenos (C26H16). Com o aumento do número de anéis, a proporção hidrogênio / carbono diminui, o material se torna mais estável, mais duro e o ponto de fusão aumenta. À medida que a razão se aproxima de zero, o composto é essencialmente outra forma de carbono. A grafite consiste em folhas de estruturas em anel deslocalizadas com átomos de carbono hibridados sp2 e diamantes são sp3 hibridizados em estruturas tridimensionais semelhantes a gaiolas interconectadas, todas devido à aromaticidade.