Coloque as substâncias abaixo em ordem crescente de reatividade perante ataques nucleofílicos, justifique sua resposta.
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ORDEM CRESCENTE -
- Justificativa, aldeídos possuem um grupo alquila ligado a carbonila para estabilizar a deficiência de elétrons do carbono carbonílico por efeito indutivo, enquanto as cetonas possuem 2 grupos alquilas estabilizando e desta forma fazendo com que a carbonila seja menos reativas nas cetonas. Entre as duas cetonas quanto maior o grupamento próximo a carbonila dificulta o ataque do nucleófilo, assim a carbonila mais substituída é menos reativa.
Passo 1
O que o enunciado pede: colocar as três substâncias dadas em ordem crescente de reatividade perante ataques nucleofílicos e justificar. As substâncias fornecidas (usei os SMILES do enunciado) são:
- Substância
: SMILES CCC(=O)C\text{(C)}CC— é uma cetona (carbonila ligada a dois grupos alquila). - Substância
: SMILES CCC=O— é um aldeído (propanal; carbonila ligada a um grupo alquila e a um hidrogênio). - Substância
: SMILES CCC\text{(C)}C\text{(C)}C\text{(C)}\text{(C)}CC— é um alcano ramificado (não tem grupo carbonila).
Objetivo claro: ordenar do menos reativo ao mais reativo contra um nucleófilo e justificar por que.
Passo 2
O que é um ataque nucleofílico a uma carbonila (a parte teórica essencial):
- Um nucleófilo é uma espécie rica em elétrons que doa um par de elétrons para um átomo deficiente em elétrons (o eletrófilo).
- Na função carbonila a ligação
é polar: o oxigênio puxa elétrons, ficando parcialmente negativo e o carbono parcialmente positivo. Escrevendo isso:
- Existe uma descrição por ressonância que mostra a tendência do carbono a comportar-se como eletrofílico:
Esse caráter positivo parcial no carbono da carbonila é o que atrai o nucleófilo.
Passo 3
Efeito eletrônico (indutivo) que determina a eletronegatividade relativa do carbono carbonílico:
- Grupos alquila (como
, , etc.) doam densidade eletrônica por efeito indutivo (efeito ). Isso reduz a carga positiva parcial do carbono carbonílico, tornando-o menos eletrofílico. - Um hidrogênio não doa tanto quanto um grupo alquila; portanto, numa carbonila que tem um
(aldeído) o carbono fica mais positivo do que numa carbonila ligada a dois alquilas (cetona). - Exemplo prático clássico:
(aldeído) costuma ser mais reativo a nucleófilos do que (cetona) por ter menor estabilização eletrônica do carbono positivo.
Passo 4
Efeito estérico (de impedimento físico) que também importa:
- Além do efeito eletrônico, a aproximação do nucleófilo ao carbono carbonílico pode ser dificultada por grupos volumosos ao redor do carbono.
- Quanto mais volumosos/sustituidos forem os grupos ligados ao carbono da carbonila, maior a barreira estérica e menor a reatividade frente a nucleófilos.
- Assim, entre duas cetonas, aquela com grupos mais volumosos perto da carbonila será menos reativa.
Passo 5
Aplicando os conceitos às três substâncias:
- Substância
(SMILES CCC=O, aldeído propanal): tem um grupo alquila e um hidrogênio ligado ao carbono carbonílico. Pelo menor efeito doador (apenas um alquila) e pela ausência de grande impedimento estérico, o carbono carbonílico é relativamente mais eletrofílico → mais reativo a nucleófilos. - Substância
(SMILES CCC(=O)C\text{(C)}CC, cetona): é uma cetona, ou seja, o carbono carbonílico está ligado a dois grupos alquila. Esses dois grupos doam densidade por efeito indutivo, reduzindo a carga positiva no carbono; além disso há mais impedimento estérico que no aldeído → menor reatividade que o aldeído. - Substância
(SMILES CCC\text{(C)}C\text{(C)}C\text{(C)}\text{(C)}CC, alcano ramificado): não possui grupo carbonila nem outro centro eletrofílico apreciável para adição nucleofílica típica. Alcanos são praticamente inertes a ataques nucleofílicos (precisariam de condições muito drásticas ou mecanismos radicalares) → reatividade desprezível comparada a carbonilas.
Passo 6
Juntando eletrônica + estérica:
-
(alcano) é o menos reativo porque não tem o centro eletrofílico (carbono carbonílico). - Entre
(cetona) e (aldeído), o aldeído é mais reativo por ter menor estabilização eletrônica do carbono positivo e por ser menos impedido estericamente.
Logo a ordem crescente (do menos para o mais reativo) é:
Resposta
3 < 1 < 2