Para cada molécula abaixo, identifique se ela agirá como nucleófilo ou eletrófilo. Justifique sua resposta.
Passo 1
O que o enunciado pede: identificar, para a molécula
, se ela age como nucleófilo ou como eletrófilo e justificar a resposta.
Informações dadas (ou imediatamente inferíveis do enunciado): a molécula é — um grupo metila ligado a um átomo de iodo por uma ligação simples carbono–iodo.
Informações dadas (ou imediatamente inferíveis do enunciado): a molécula é
Passo 2
Definições básicas (bem mastigadas):
- Um nucleófilo é uma espécie que “gosta” de elétrons: é rica em densidade eletrônica (tem pares de elétrons não ligantes ou carga negativa) e tende a doar esses elétrons para formar uma nova ligação com um centro eletrofílico. Exemplos simples:
, , (tem lone pair). - Um eletrófilo é uma espécie que “gosta” de receber elétrons: tem um centro com deficiência eletrônica (carga positiva ou parcial positiva) e aceita um par de elétrons de um nucleófilo. Exemplos: carbocátion
, um carbono carbonílico (o carbono é parcialmente positivo).
Essas definições são a ferramenta principal para decidir o papel reacional de uma molécula numa reação.
Passo 3
Análise da ligação
em
:
- As eletronegatividades aproximadas:
e . Como é ligeiramente maior que , a ligação é polarizada de modo que o carbono fica com uma carga parcial positiva e o iodo com uma parcial negativa. Escrevemos isso como . - Além disso, o iodo é grande e muito polarizável: isso facilita que a densidade eletrônica se concentre no iodo e deixe o carbono relativamente deficiente em elétrons.
Passo 4
Implicação dessa polarização para reatividade:
- Como o carbono ligado ao iodo apresenta
, ele é um centro atraente para espécies ricas em elétrons — ou seja, é um centro eletrófilo. Em reações típicas, um nucleófilo ( ou ) ataca esse carbono parcialmente positivo. - A reação típica é uma substituição nucleofílica (mostrando genericamente):
.
Aqui o iodo sai como; portanto, o iodo atua como um bom grupo saída.
Passo 5
Por que o iodo em
é um bom grupo saída:
- Um bom grupo saída é uma parte da molécula que, ao se separar, consegue estabilizar bem a carga negativa. O ânion iodeto
é grande e relativamente estável (base fraca conjugada), por isso é um excelente grupo saída. - A boa capacidade de saída do iodeto permite que nucleófilos ataquem o carbono e o desloquem (mecanismo mais comum para
: SN2).
Passo 6
Por que
não é considerado nucleófilo na prática (salvo casos especiais):
- Para ser nucleófilo a espécie precisa ter pares não ligantes disponíveis para doar. Em
o carbono do metila não tem pares livres (só ligações C–H e a ligação C–I) — não é uma fonte de elétrons para formar nova ligação. O iodo ligado tem pares, mas estando já ligado ao carbono e com a ligação polarizada, não atua normalmente como nucleófilo: em vez disso, ele é a parte que sai como após ataque nucleofílico. - Exceção: se tivéssemos o íon livre
, aí sim é um nucleófilo forte. Mas na molécula neutra o papel prevalente é ser substrato eletrófilo (alquilante).
Passo 7
Mecanismo preferencial e conclusão operacional (como você coloca isso numa prova):
-
costuma reagir por substituição nucleofílica bimolecular (SN2): o nucleófilo ataca o carbono por trás, formando uma estrutura de transição pentacoordenada e expulsando . - Portanto, ao olhar para
numa questão, trate-o como um eletrófilo (mais precisamente: substrato com um centro de carbono eletrofílico), porque é o centro carbono que será atacado por nucleófilos e porque é um bom grupo saída.