2- (2.0 pontos) Em varias reaçôes orgánicas a formaçăo de um carbocátion orgánico, composto orgänico em que um orbital vazio de um carbono da cadeia o deixa com uma carga positiva, é a melhor explicaçao mecanistica. Sobre eles, responda as perguntas?
a. Qual a geometria e hibridaçâo do carbocátion metila
? Faça uma correlaçalo desta geometria e hibridação com seu comportamento acido.
b. Seria semethante a qual das especies com fórmula molecular semelhante:
ou
? Faça uma comparaçâo da acidez do carbocátion metla com a espécie semelhante escolhida?
c. Qual a ordem de estabilidade entre os carbocations metila, isopropila, fenila e benzila?
a. Qual a geometria e hibridaçâo do carbocátion metila
b. Seria semethante a qual das especies com fórmula molecular semelhante:
c. Qual a ordem de estabilidade entre os carbocations metila, isopropila, fenila e benzila?
Passo 1
O enunciado trata dos carbocátions, em particular do carbocátion metila
. Precisamos:
- Determinar sua geometria e hibridação e correlacionar isso com seu caráter ácido (parte a).
- Identificar a espécie isoeletrônica entre
, e e comparar a acidez do carbocátion metila com a escolha (parte b). - Estabelecer a ordem de estabilidade entre os carbocátions metila, isopropila, fenila e benzila (parte c).
Passo 2
Para o carbocátion metila
:
- Cada ligação C–H usa um orbital
, restando um orbital vazio perpendicular ao plano dos H. - A geometria é trigonal plana, com ângulos de
. - Em hibridação
, o carbono tem de caráter , tornando-o mais eletronegativo que em . Isso facilita a estabilização da carga positiva, ou seja, o carbocátion é um ácido de Lewis forte, pois aceita par de elétrons no orbital vazio.
Passo 3
Entre as espécies propostas,
é isoeletrônico com
: ambas têm seis elétrons ao redor do átomo central e geometria trigonal plana. Comparação de acidez de Lewis:
-
é mais ácido de Lewis que porque o boro é menos eletronegativo e estabiliza pior a densidade negativa ao captar par de elétrons, resultando em maior afinidade por elétrons. - Logo, embora
seja ácido de Lewis, ele é menos ácido que .
Passo 4
Estabilidade de carbocátions por efeito indutivo e ressonância:
- Fenila
: muito instável, pois perde aromaticidade ao gerar um carbocátion no anel. - Metila
: instável, sem efeito indutivo estabilizante. - Isopropila
: secundário, recebe estabilização indutiva e hiperconjugativa de dois grupos metila. - Benzila
: estabilizado por ressonância com o anel aromático.
Ordem de estabilidade crescente:
fenila < metila < isopropila < benzila
Resposta
a. O carbocátion metila tem geometria trigonal plana e hibridação
, com um orbital
vazio; o maior caráter
na hibridação aumenta a eletronegatividade do carbono, estabilizando a carga positiva e conferindo-lhe forte caráter ácido de Lewis.
b. Isoeletrônico com
. Embora ambos sejam ácidos de Lewis,
é mais ácido que
por ter menor capacidade de estabilizar a carga negativa ao aceitar elétrons.
c. fenila < metila < isopropila < benzila