Eletrófilo: reações, exemplos, eletrofilia - Ciência - 2023

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UMA eletrófilo É toda aquela espécie química (átomo ou molécula) que busca avidamente um par de elétrons. A palavra significa "amor pelos elétrons". Portanto, um eletrófilo sempre tenderá a ganhar ou aceitar elétrons ao participar de reações químicas.

O que faz um eletrófilo precisar de elétrons? Ele deve ter uma deficiência de elétrons, manifestada por uma carga positiva parcial ou total, ou por um produto de vacância eletrônica de um octeto de valência incompleto. Ou seja, temos vários tipos de eletrófilos, embora todos aceitem pares de elétrons de espécies negativas.

Dois tipos de eletrófilos são geralmente representados acima. Ambos são simbolizados pela letra E. O da esquerda corresponde a um eletrófilo carregado positivamente, E⁺. Já o da direita corresponde a um eletrófilo com vacância eletrônica, representado por um oval acinzentado que indica a ausência de elétrons em um orbital de valência.

Os cátions metálicos são exemplos de eletrófilos E⁺, bem como alguns íons poliatômicos, como hidrônio, H₃OU⁺. Moléculas de AlH₃ e BF₃Por outro lado, são exemplos do segundo tipo de eletrófilos, uma vez que tanto o átomo de alumínio quanto o de boro têm deficiência de elétrons por não completarem o octeto de valência.

Reações

Os eletrófilos reagem aceitando pares de elétrons de átomos com altas densidades negativas, ou seja, ricos em elétrons. Esses átomos ou moléculas negativas são chamados de nucleófilos, Nu^–, que doam um par de elétrons para o eletrófilo E ou E⁺:

Gnu^– + E⁺ → Nu-E

Esta é a base teórica para muitas reações orgânicas, como a substituição eletrofílica aromática. O nucleófilo não precisa ser necessariamente um ânion, mas também pode ser uma molécula neutra com um átomo eletronegativo, como o nitrogênio.

Exemplos de eletrófilos

Ácidos de Lewis

Os ácidos de Lewis são eletrófilos, pois, por definição, aceitam pares de elétrons. Catiões metálicos, M^{n +}, atraem as regiões negativas das moléculas polares vizinhas nos processos de solvatação. Ah sim^{n +} Ele acaba se envolvendo de cargas negativas, aceitando até elétrons para formar complexos de coordenação.

O cátion²⁺, por exemplo, é um ácido de Lewis e um eletrófilo porque se coordena com os átomos de oxigênio da água para formar um complexo aquoso, Cu (OH₂)₆²⁺. O mesmo acontece com outros cátions.

Nem todos os ácidos de Lewis são cátions: alguns são moléculas ou átomos neutros. Por exemplo, o BF₃ é um ácido de Lewis e um eletrófilo porque busca aceitar elétrons de espécies negativas próximas para completar seu octeto de valência.

Assim, ele se ligará a um ânion fluoreto vizinho para formar o ânion tetrafluoreto de boro, BF₄^–. Ou seja, o BF₃ forma um link com o F^– aceitando um par de seus elétrons.

Outro eletrófilo é o íon nitrônio, NO₂⁺, que é um agente eletrofílico muito forte formado nas reações de nitração do benzeno.Nesse íon, o átomo de nitrogênio tem carga positiva, por isso aceita rapidamente os elétrons do benzeno.

Ácidos de Brönsted

Alguns ácidos de Brönsted também são eletrófilos. Por exemplo, o cátion hidrônio, H₃OU⁺, é um eletrófilo porque o átomo de oxigênio tem uma carga positiva. Por ser muito eletronegativo, buscará ganhar elétrons doando um de seus hidrogênios para se transformar em molécula de água.

Outro ácido de Brönsted, como ácido sulfúrico, H₂SW₄, também é um eletrófilo. O átomo de enxofre é altamente oxidado e tentará ganhar elétrons doando seus dois hidrogênios.

Halogênios

Halogênios (F₂, Cl₂, Br₂ e eu₂) são eletrófilos. Seus átomos não apresentam deficiências eletrônicas; entretanto, suas ligações são instáveis, uma vez que ambos os átomos, X-X, atraem fortemente os elétrons para eles.

Portanto, os halogênios reagem como agentes oxidantes, comportando-se como eletrófilos e aceitando pares de elétrons para se tornarem ânions haleto (F^–, Cl^–, Br^– e eu^–).

No entanto, os halogênios não ganham elétrons apenas dessa maneira. Eles também podem se ligar a átomos menos eletronegativos do que eles próprios para obter um ganho líquido de elétrons. Por exemplo, esta é a razão pela qual eles podem ser adicionados às ligações duplas de alquenos ou olefinas.

Halogênios representam um tipo diferente de eletrófilo dos dois que foram introduzidos no início. No entanto, seu comportamento no final é o mesmo de todos os eletrófilos: aceitar pares de elétrons.

Alquil e halogenetos de hidrogênio

Os haletos de alquila e de hidrogênio são eletrófilos em que o átomo ligado ao halogênio possui uma forte deficiência eletrônica representada pelo símbolo δ +. Isso ocorre porque o halogênio altamente eletronegativo atrai a densidade de elétrons do átomo vizinho em sua direção.

Para halogenetos de alquila, RX, R terá uma deficiência eletrônica enquanto X terá um excesso de elétrons, R^δ+-X^δ-. Assim, se uma espécie muito negativa se aproximar de RX, ela atacará R para se ligar a ela e fará com que X saia como um ânion.

Da mesma forma, em halogenetos de hidrogênio, HX, o hidrogênio tem uma deficiência eletrônica ou uma carga parcial positiva, H^δ+-X^δ-. Portanto, as espécies negativas cederão seus elétrons a esse hidrogênio e este, como eletrófilo, os aceitará.

Compostos de carbonila

Ácidos, halogênios e haletos não são as únicas moléculas que podem ser classificadas como eletrófilos. Embora possa não parecer, dióxido de carbono, CO₂, é um eletrófilo, uma vez que o átomo de carbono central é altamente oxidado, O = C^δ+= O.

Portanto, quando CO₂ reage aceitando pares de elétrons, tornando-se o grupo carboxilato, COOH, ou o ânion carbonato, CO₃^2-.

Além de CO₂Compostos carbonílicos, como cetonas, aldeídos e ésteres também são exemplos de eletrófilos, visto que neles o carbono tem carga parcial positiva e tende a aceitar elétrons de espécies muito negativas.

Carbocações

Carbocations são ácidos de Lewis extremamente fortes. Existem os terciários (R₃C⁺), secundário (R₂HC⁺) ou primário (RH₂C⁺) O carbono sempre forma quatro ligações, então esse cátion em particular descobrirá como aceitar elétrons de qualquer maneira.

Eletrofilia

Nem todos os eletrófilos são igualmente "famintos" por elétrons. Alguns são mais reativos do que outros. Quanto maior a deficiência eletrônica de um eletrófilo, maior sua sensibilidade a ataques nucleofílicos de espécies negativas. Ou seja, apresentará maior eletrofilicidade, que é a medida relativa de quão reativo é o eletrófilo em questão.

Por exemplo, carbocations, nitrônio e flúor têm alta eletrofilicidade; enquanto o dióxido de carbono ou alguns cátions, como o sódio, têm baixa eletrofilicidade.

Referências

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