Concetti Chiave
- Le basi sono molecole che legano protoni, mentre i nucleofili donano un doppietto elettronico ad atomi elettrofilici.
- La correlazione tra nucleofilicità e basicità può essere influenzata dall'ingombro sterico, che riduce la nucleofilicità ma non la basicità.
- Nei solventi polari protici, la nucleofilicità degli alogeni aumenta con la dimensione dell'anione, mentre la basicità diminuisce con la diminuzione dell'elettronegatività.
- In solventi polari aprotici, la nucleofilicità aumenta con la diminuzione della dimensione dell'anione, parallelamente alla basicità.
- Gli anioni più piccoli nei solventi polari aprotici sono più nucleofili grazie al minore ingombro sterico e alla capacità di attaccare meglio gli agenti elettrofili.
Confronto tra nucleofilicità e basicità
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. 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 principale tra nucleofilicità e basicità?
- Come influisce l'ingombro sterico sulla nucleofilicità e sulla basicità?
- In che modo i solventi polari protici e aprotici influenzano la nucleofilicità degli alogeni?
La basicità è la capacità di una molecola di legare protoni, mentre la nucleofilicità è la capacità di fornire un doppietto elettronico ad atomi elettrofilici.
L'ingombro sterico diminuisce la nucleofilicità ma non la basicità, come dimostrato dal confronto tra etossido e t-butossido.
Nei solventi polari protici, la nucleofilicità degli alogeni aumenta con la dimensione dell'anione, mentre nei solventi polari aprotici, la nucleofilicità aumenta con la diminuzione della dimensione dell'anione.
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