Indique, nos pares abaixo, qual o melhor nucleófilo. Justifique sua resposta.
EtOH ou
EtOH ou
Passo 1
O enunciado pede que eu indique, entre
e
, qual é o melhor nucleófilo e que eu justifique a resposta. Informações dadas (explicitamente ou implícitas):
- Os dois reagentes envolvem oxigênio com par de elétrons disponível:
(álcool etílico, neutro) e (etóxido, ânion). - Não foi especificado solvente nem substrato; portanto vou discutir os fatores gerais que determinam nucleofilicidade e depois aplicar ao par dado.
Passo 2
O que é nucleófilo (aula rápida): um nucleófilo é uma espécie que doa um par de elétrons para formar uma ligação com um centro eletrofílico (por exemplo, um carbono em uma reação SN2). Características que tendem a aumentar a força nucleofílica:
- maior densidade eletrônica no átomo doador (mais carga negativa ajuda);
- menor eletronegatividade do átomo doador (mantém elétrons mais disponíveis);
- menor solvatação que impeça a aproximação ao eletrofílico;
- menor impedimento estérico perto do elétron doador.
Vou aplicar cada uma dessas ideias ae .
Passo 3
Efeito da carga (o mais importante aqui): comparar carga e disponibilidade eletrônica.
-
é neutro; o oxigênio tem um par não ligante, mas a molécula tem apenas distribuição parcial de carga negativa no O. -
é um ânion (carga formal ) após desprotonação de . A presença da carga aumenta a densidade eletrônica no oxigênio e torna o par de elétrons mais reativo para atacar um eletrofílico.
Conclusão desta parte: tudo igual por outros fatores, uma espécie carregada negativamente tende a ser um nucleófilo muito melhor que sua forma neutra correspondente.
Passo 4
Relação com basicidade (como argumento quantificável): nucleofilicidade frequentemente acompanha basicidade quando os nucleófilos pertencem ao mesmo elemento (aqui ambos são espécies oxigênio). A basicidade de
é alta; referência de pKa:
- pKa do
aproximadamente .
Isto significa queé a base conjugada forte de um ácido fraco relativo, ou seja, é um forte doador de par de elétrons (forte base) — e fortes bases, em geral, são bons nucleófilos quando a comparação é entre espécies do mesmo átomo. Logo, por basicidade, >> como nucleófilo.
Passo 5
Efeito do solvente (nuance importante): em solventes próticos (ex.: água, álcool), ânions são solvatados por ligações de hidrogênio, o que geralmente diminui sua nucleofilicidade relativa comparada ao caso em solvente aprótico. Mesmo assim:
- A solvatação reduz a vantagem do ânion, mas não a inverte no caso de
versus . Mesmo solvatado, continua muito mais nucleofílico porque a diferença de densidade eletrônica é grande (carga -1 contra 0). - Em solventes apróticos polares (ex.: DMSO, DMF), a solvatação de ânions é menor e
mostra ainda maior nucleofilicidade.
Portanto, independentemente do solvente típico,permanece o melhor nucleófilo entre os dois.
Passo 6
Efeito estérico e outros fatores práticos:
- Ambos têm praticamente o mesmo espaço estérico local no oxigênio (grupo etil não é muito volumoso), então estérica não favorece
. -
pode atuar como nucleófilo em reações onde o eletrofílico é muito reativo (ex.: carbocátions em SN1) ou quando está em grande excesso (solvente nucleofílico), mas sua taxa de ataque é bem menor do que a de em ataques por SN2 a carbonos primários/ metílicos.
Passo 7
Exemplo concreto (para visualização): considerar reação SN2 com iodeto de metila
.
Escrevendo as reações possíveis:
Escrevendo as reações possíveis:
essa reação é rápida (etóxido é bom nucleófilo).
Compare com
Compare com
essa segunda via é muito lenta porque
ataca mal; tipicamente, para que
reaja como nucleófilo é necessário ativar o eletrofílico ou desprotonar o álcool (formando
).
Passo 8
Resumo e decisão: juntando os fatores — carga, basicidade, solvente e exemplo prático — a conclusão é clara e robusta:
é, em todo caso prático, um nucleófilo muito melhor que
. Se estiver numa prova, vale escrever: “ânion (mais carga) → maior disponibilidade eletrônica → maior nucleofilicidade”, e citar o exemplo SN2 com
como evidência.