Para cada molécula abaixo, identifique se ela agirá como nucleófilo ou eletrófilo. Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede: para a molécula
, identificar se ela atuará como nucleófilo ou como eletrófilo e justificar a resposta.
Informações dadas/observáveis na fórmula: a espécie é o sal de potássio do alcóxido terciário (conhecido como tert‑butóxido de potássio). Podemos separar mentalmente em íons: o cátion e o ânion
.
Informações dadas/observáveis na fórmula: a espécie é o sal de potássio do alcóxido terciário (conhecido como tert‑butóxido de potássio). Podemos separar mentalmente em íons: o cátion
Passo 2
O que é nucleófilo e o que é eletrófilo (explicação didática, sem pular etapas).
- Um nucleófilo é uma espécie rica em elétrons que “procura” um centro pobre em elétrons para doar um par eletrônico e formar uma ligação. Em outras palavras, nucleófilos doam elétrons. Exemplos simples:
, , . - Um eletrófilo é o oposto: é pobre em elétrons (tem carga positiva parcial ou total, ou um orbital vazio) e aceita pares de elétrons. Exemplos: carbocátions (
), , halogênios ligados a carbono polarizado ( ).
Importante: a mesma espécie pode ser nucleófila e também base de Brønsted (doa pares de elétrons para formar ligações com átomos de hidrogênio). Ser nucleófilo está ligado a doação de par eletrônico a centros eletrófilos; ser base está ligado a retirar prótons.
Passo 3
Fatores que tornam uma espécie um bom nucleófilo (ensinando o que olhar numa prova):
- Carga: íons negativos tendem a ser nucleófilos melhores que as espécies neutras (mais densidade eletrônica).
- Pares livres: átomos com pares de elétrons não ligantes (lone pairs) podem doar esses pares.
- Eletronegatividade: quanto menos eletronegativo o átomo doador, mais disponível ficam os elétrons para doação (ex.:
é mais eletronegativo que , então em média tiofenóxidos são mais nucleofílicos em solventes próticos por polarizabilidade — mas não vamos complicar demais agora). - Polarizabilidade: átomos maiores e mais polarizáveis podem ser nucleófilos fortes em solventes apróticos/protos — detalhe avançado para depois.
- Estericidade (impedimento estérico): grupos volumosos ao redor do átomo doador dificultam o acesso ao centro eletrofílico, reduzindo a taxa de ataque nucleofílico (mesmo que a espécie seja muito básica).
- Solvente: solventes próticos podem “solvatar” íons negativos e reduzir sua nucleofilicidade; solventes apróticos favorecem nucleofilicidade de ânions.
Na hora da prova, olhe primeiro para carga e pares livres; depois avalie impedimento estérico para decidir se a espécie realmente atacará um carbono por SN2 ou se preferirá agir como base.
Passo 4
Análise estrutural específica de
.
- Separe em íons:
(contra‑íon grande, geralmente inerte) e (íon tert‑butóxido). - No ânion
, o oxigênio carrega carga negativa e possui pares não ligantes (lone pairs). Portanto tem alta densidade eletrônica e capacidade de doar um par — característica típica de um nucleófilo. - Logo, por carga e pares livres, a espécie é (em princípio) um nucleófilo: é rica em elétrons e pode doar.
Passo 5
Discutindo basicidade vs nucleofilicidade (explicando a diferença e a consequência prática).
- O íon tert‑butóxido é também um forte base de Brønsted (ou seja, aceita prótons com facilidade). Isso porque o oxigênio carregado é desfavorável e tende a abstrair H+ para formar o álcool correspondente.
- Em reações orgânicas, bases fortes volumosas, como
, frequentemente promovem eliminações do tipo em substratos R–X (principalmente quando o substrato for secundário ou terciário), porque a abstração de um próton β é mecanisticamente fácil mesmo quando o ataque nucleofílico a um carbono muito impedido é difícil.
Passo 6
Efeito do impedimento estérico (por que isso importa na prática de prova).
- O grupo terc‑butílico ao redor do oxigênio é volumoso; embora o oxigênio tenha elétrons para doar, o acesso físico ao centro eletrofílico (por exemplo, um carbono quaternário ou secundário impedido) fica dificultado.
- Consequência: em reações SN2 com substratos muito impedidos (secundários/terciários) o tert‑butóxido é um nucleófilo pobre — a reação SN2 é lenta ou não ocorre. Em vez disso, ele atua como base e gera eliminação
. - Em substratos pouco impedidos (metílicos, alguns primários não muito substituídos) o tert‑butóxido pode nucleofilicamente substituir (
), mas frequentemente há competição com abstração de prótons.
Passo 7
Resumo prático para a prova (o que escrever rapidamente ao responder):
- Classificação primária:
contém o ânion , que é uma espécie carregada negativamente com pares livres no oxigênio → portanto é um nucleófilo (doa elétrons). - Observação crucial: por ser bastante volumoso e muito básico, na prática ele tende a se comportar mais como uma base forte (promovendo
) do que como nucleófilo em substratos muito impedidos (onde é desfavorecida). - O cátion
é apenas espectador e não altera essa conclusão.
Resposta
Nucleófilo: o ânion
é rico em elétrons (par não ligante e carga negativa) e, portanto, doa elétrons. Na prática, por ser muito volumoso e forte base, costuma atuar preferencialmente como base promovendo
em substratos impedidos, embora seja conceitualmente um nucleófilo.