Radicais alquila: como são formados, nomenclatura, exemplos - Ciência - 2023

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o radicais alquil Eles são um conjunto de moléculas instáveis ​​que se originam da perda de hidrogênios de um alcano. Eles são caracterizados por terem um elétron desemparelhado, então eles reagem rapidamente para completar o octeto de valência do átomo onde ele está localizado.

Esses radicais são simbolizados pela letra R, como os grupos alquil, mas com a diferença de que um ponto é adicionado, R ·. Este ponto indica a presença de um elétron desemparelhado. Por exemplo, considere o gás metano, CH4. Este alcano, ao perder um de seus hidrogênios, se transformará no radical metil, CH3· (Imagem abaixo).

Se você quiser se aprofundar um pouco sobre a estrutura do radical CH3·, Será visto que seu elétron desemparelhado está em um ângulo perpendicular às ligações C-H; ou seja, ele está localizado em um orbital p puro. Portanto, o CH3Adota hibridização sp2, como é geralmente o caso com outros radicais alquil.


Esses radicais são a pedra angular das reações em cadeia onde os alcanos participam, como é o caso de suas halogenações: cloração, bromação, etc. Existem 1º, 2º e 3º radicais, além de vinil e alílico, cada um com suas respectivas estabilidade e facilidade de formação.

Como os radicais alquil são formados?

A reação "mais simples" pela qual os radicais alquil são formados é a halogenação de alcanos. Para que se formem, deve ocorrer uma reação em cadeia, que só ocorre em altas temperaturas (acima de 250 ºC), ou sob a incidência de luz ultravioleta em temperatura ambiente.

Considere a cloração do metano sob uma das condições mencionadas acima:

Cl2 → 2Cl

A energia fornecida é suficiente para quebrar a ligação Cl-Cl da molécula de cloro, causando uma quebra homolítica; ou seja, cada átomo de cloro fica com um dos elétrons da ligação. Portanto, dois radicais Cl · são formados.


Em seguida, um radical Cl ataca uma molécula de metano:

Cl + CH4 → HCl + CH3·

E o radical metil aparece. Este ch3É bastante instável, por isso vai reagir imediatamente para ganhar um elétron extra com o qual emparelhar seu elétron solitário:

CH3+ Cl2 → CH3Cl + Cl

O Cl · formado reagirá com outra molécula de metano e o ciclo se repetirá indefinidamente. À medida que o metano se esgota, as seguintes reações ocorrerão, encerrando a reação em cadeia:

Cl + Cl → Cl2

CH3+ CH3 → CH3CH3

CH3+ · Cl → CH3Cl

Estabilidades Relativas

CH3

O metano não é o único alcano que é "radicalizado" pela cloração. O mesmo se aplica ao etano, propano, butano e outros isômeros. No entanto, o que varia é a energia necessária que deve ser fornecida para os radicais Cl · desidrogenar uma molécula de alcano. No caso do radical metil, é muito instável e, portanto, difícil de formar.


Assim, o radical CH3CH2É mais estável e fácil de formar do que CH3·. Por quê? Porque o radical CH3CH2· É primário, primeiro, o que significa que o elétron desemparelhado está em um átomo de carbono que está ligado a outro carbono. Enquanto isso, o CH3· Nada mais está ligado aos átomos de hidrogênio.

Do que se trata? Recordando a representação anterior, o elétron desemparelhado está localizado em um orbital p, perpendicular aos outros links. No CH3· Átomos de hidrogênio dificilmente doam densidade de elétrons ao átomo de carbono, na tentativa de compensar a falta de outro elétron.

1º

No CH3CH2· Por outro lado, o carbono com o elétron desemparelhado está ligado a dois hidrogênios e um grupo metil. Consequentemente, este carbono recebe uma densidade de elétrons mais alta, o que ajuda a estabilizar um pouco o elétron desemparelhado. A mesma explicação é válida para outros primeiros radicais alquil.

2º

Em um radical alquil secundário ou segundo, tal como o radical isopropil, (CH3)2C ·, o elétron desemparelhado está ainda mais estabilizado porque agora recebe densidade eletrônica de dois grupos de carbono. Portanto, é mais estável do que o primeiro e os radicais metil.

3º

Também temos os radicais alquil terciário ou terceiro, como o radical terc-butil, (CH3)3C ·. Estes são mais estáveis ​​do que o primeiro e o segundo. Agora, são três grupos de carbono diferentes do átomo de hidrogênio que estabilizam o elétron desemparelhado.

Allyl e vinil

Também devem ser mencionados os radicais alílicos, CH2= CH-CH2·, E vinil, CH2= CH ·.

Allylic é o mais estável de todos. Isso ocorre porque o elétron desemparelhado é até capaz de se mover para o átomo de carbono na outra extremidade. O vinílico, por outro lado, é o mais instável de todos, já que o grupo CH2=, mais ácido, atrai a densidade do elétron para si em vez de doá-lo ao carbono com o elétron desemparelhado.

Em resumo, as estabilidades relativas dos radicais alquil, da mais alta para a mais baixa, são:

Allyl> 3rd> 2nd> 1st> vinyl

Nomenclatura

A nomenclatura dos radicais alquil é a mesma para os grupos alquil: a terminação -ano, no nome do alcano, é alterada para a terminação -il. Assim, o ch3CH2· É chamado de radical etil; e o radical CH3CH2CH2CH3, n-butilo.

Radicais alquil principais

Os principais radicais alquil coincidem com os grupos alquil: são aqueles que possuem menos de seis átomos de carbono. Portanto, os radicais alquil derivados de metano, etano, propano, butano e pentano são os mais comuns. Além disso, os radicais vinil e alílico fazem parte desta lista.

Outros radicais alquil menos freqüentemente encontrados são aqueles derivados de cicloalcanos, tais como ciclopropil, ciclobutano ou ciclopentano.

A imagem a seguir representa vários desses radicais com letras atribuídas:

Começando com a letra 'a', temos:

-a, radical etil

-b, radical isopropil

radical -c, sec-butil

-d, radical propil

-e, radical n-butilo

-f, radical isobutil

-g, radical terc-butil

-h, radical ciclopropil

-i, radical ciclohexil

Cada um desses radicais pode ou não ter seus hidrogênios substituídos por outros grupos, de modo que são tão variados quanto os alcanos e seus isômeros estruturais.

Referências

  1. Morrison, R. T. e Boyd, R, N. (1987). Quimica Organica. 5ª Edição. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. (10ª edição). Wiley Plus.
  4. Wikipedia. (2020). Alquil. Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. Chemistry LibreTexts. (5 de junho de 2019). Structure of Alkyl Radicals: Hyperconjugation. Recuperado de: chem.libretexts.org