Coloque as substâncias abaixo em ordem crescente de reatividade perante ataques nucleofílicos, justifique sua resposta.
O
1
O
2
3
ORDEM CRESCENTE - 3<1<2 - 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 \mathbf{1}: SMILES CCC(=O)C\text{(C)}CC — é uma cetona (carbonila ligada a dois grupos alquila).
  • Substância \mathbf{2}: SMILES CCC=O — é um aldeído (propanal; carbonila ligada a um grupo alquila e a um hidrogênio).
  • Substância \mathbf{3}: 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 \text{C}=\text{O} é polar: o oxigênio puxa elétrons, ficando parcialmente negativo e o carbono parcialmente positivo. Escrevendo isso:
\text{C}=\text{O}\quad\Rightarrow\quad \text{C}^{\delta+}-\text{O}^{\delta-}.
  • Existe uma descrição por ressonância que mostra a tendência do carbono a comportar-se como eletrofílico:
\mathrm{R-C(=O)-R'} \rightleftharpoons \mathrm{R-C^{+}-O^{-}-R'}.
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 \mathrm{CH_3}, \mathrm{C_2H_5}, etc.) doam densidade eletrônica por efeito indutivo (efeito +\mathrm{I}). Isso reduz a carga positiva parcial \delta^+ do carbono carbonílico, tornando-o menos eletrofílico.
  • Um hidrogênio não doa tanto quanto um grupo alquila; portanto, numa carbonila que tem um \mathrm{H} (aldeído) o carbono fica mais positivo do que numa carbonila ligada a dois alquilas (cetona).
  • Exemplo prático clássico: \text{R-CHO} (aldeído) costuma ser mais reativo a nucleófilos do que \text{R-CO-R'} (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 \mathbf{2} (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 \mathbf{1} (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 \mathbf{3} (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:
  • \mathbf{3} (alcano) é o menos reativo porque não tem o centro eletrofílico (carbono carbonílico).
  • Entre \mathbf{1} (cetona) e \mathbf{2} (aldeído), o aldeído \mathbf{2} 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:
\mathbf{3} < \mathbf{1} < \mathbf{2}.

Resposta

3 < 1 < 2

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