Concetti Chiave
- Le basi sono molecole che legano protoni, mentre i nucleofili forniscono un doppietto elettronico a atomi elettrofilici.
- La nucleofilicità può essere influenzata da effetti sterici, dove un ingombro maggiore riduce la capacità di un nucleofilo di attaccare un agente elettrofilo.
- In solventi polari protici, la nucleofilicità degli alogeni aumenta al crescere della dimensione dell'anione, mentre la basicità diminuisce.
- I solventi polari aprotici non solvatare gli anioni in modo efficace, aumentando la nucleofilicità per anioni più piccoli.
- La nucleofilicità è influenzata dall'ingombro sterico e dalle interazioni solvente, ma la basicità non è soggetta agli stessi effetti sterici.
Concetti di base e nucleofili
Le basi sono molecole che legano protoni, la basicità è infatti la facilità a protonarsi; il nucleofilo fornisce invece un doppietto elettronico ad atomi elettrofilici, la nucleofilicità è invece la facilità ad attaccare un agente elettrofilo. Generalmente una base forte è un nucleofilo forte. La correlazione nucleofilicità-basicità va persa a causa di: effetti sterici: l’ingombro sterico diminuisce la nucleofilicità, ma non la basicità. Ad esempio l’etossido è un nucleofilo più forte rispetto al t-butossido perché presenta un minor ingombro sterico, è più piccolo (il t-butossido presenta la stessa carica negativa ma ha un ingombro sterico maggiore). La base più forte è però il t-butossido; effetto solvatante: i solventi polari protici possono solvatare cationi e anioni. Lo ione Na+ viene solvatato dall’acqua mediante interazioni ione-dipolo; invece il nucleofilo Br- è solvatato dall’acqua da legami idrogeno.
Solventi polari e nucleofilicità
Ponendo ora l’attenzione sugli alogeni, andando da floruro a ioduro la nucleofilicità cresce in solventi polari protici al contrario della basicità che diminuisce al diminuire dell’elettronegatività. In altri termini piccoli ioni vengono solvatati meglio, quindi lo ioduro tende meno a protonarsi rispetto al fluoruro, rimane quindi più nucleofilo; I solventi polari aprotici possono invece solvatare cationi. Contrariamente a prima gli anioni non vengono solvatati perché gli idrogeni nel solvente non hanno parziali cariche positive; gli anioni vengono quindi solamente circondati dal solvente. In questo caso più piccolo è l’anione, più è facile sia circondato dal solvente quindi, in questo caso, la nucleofilicità aumenta dallo ioduro al fluoruro, parallelamente alla basicità. N.B.: gli anioni piccoli nei solventi polari aprotici sono più nucleofili perché protonati come quelli grandi e in più hanno minor ingombro sterico e quindi possono attaccare meglio l’agente elettrofilo. In sintesi nei solventi polari protici la nucleofilicità aumenta al crescere della dimensione di un anione e l’ingombro sterico diminuisce la nucleofilicità, ma non la basicità.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra nucleofili e basi?
- Come influiscono gli effetti sterici sulla nucleofilicità e sulla basicità?
- Qual è l'effetto dei solventi polari sulla nucleofilicità degli alogeni?
Le basi sono molecole che legano protoni, mentre i nucleofili forniscono un doppietto elettronico ad atomi elettrofilici. La basicità si riferisce alla facilità di protonarsi, mentre la nucleofilicità indica la facilità di attaccare un agente elettrofilo.
Gli effetti sterici diminuiscono la nucleofilicità senza influenzare la basicità. Ad esempio, l’etossido è un nucleofilo più forte del t-butossido a causa del suo minore ingombro sterico, nonostante il t-butossido sia la base più forte.
Negli alogeni, la nucleofilicità aumenta da floruro a ioduro nei solventi polari protici, mentre la basicità diminuisce. Nei solventi polari aprotici, la nucleofilicità aumenta con la dimensione dell'anione, poiché gli anioni più piccoli sono meno solvatare e quindi più reattivi.
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