Relazione Nucleofilia/basicità

Myttex Forum ha chiuso definitivamente. Non è più possibile inviare messaggi, ma il contenuto è ancora consultabile in questo archivio.

Ilaria.chemistry

2022-01-25 10:12

Buongiorno, vi chiedo un aiuto con alcuni dubbi che ho sui concetti di nucleofilia e basicità. 

1)Non riesco bene a capire cosa si intende per "concetto cinetico" riferito alla nucleofiilia e "concetto termodinamico" riferito alla basicità; forse per questo motivo non riesco neanche a capire come mai la nucleofilia diminuisce all'aumentare dell'ingombro sterico mentre tale fattore non influenza la basicità!

2)Sui miei appunti c'è scritto che utilizzando un solvente polare aprotico (in una SN2) l'anione non viene solvatato, rimane nudo, e quindi la base più forte è anche il miglior nucleofilo (fin qui ci sono); quindi nella sequenza degli alogenuri, la base più forte è F- mentre la più debole è I-, quindi in questo caso F- dovrebbe essere il miglior nucleofilo, perchè base più forte. 

Ma allora la polarizzabilità degli elettroni non interviene? Teoricamente il nucleofilo migliore dovrebbe essere I- perchè tale ione è più voluminoso e può deformare meglio la nube elettronica per avvicinarsi al sito elettrofilo. 

Scusatemi se sto facendo confusione tra i vari concetti, vorrei proprio vederci più chiaro. Grazie.

Mercaptano

2022-01-25 23:26

Allora, la differenza tra il concetto "cinetico" e quello "termodinamico" è piuttosto rilevante: in particolare partiamo dal secondo.

Si dice che la basicità è un concetto più "termodinamico" perché ha a che fare con il concetto di equilibrio di scambio tra protoni per due specie che, contestualmente, prendono il ruolo di base di Bronsted (accettore del protone) e acido di Bronsted (donatore del protone). Siccome si tratta di un equilibrio chimico, indipendentemente dal meccanismo coinvolto, lo si può correlare a parametri puramente termodinamici, come il potenziale chimico, l'energia libera di gibbs di reazione e, soprattutto, la costante di equilibrio.

Dall'altro lato, invece, la nucleofilicità è un concetto più sfuggente: il nucleofilo non è semplicemente una specie in cui si ha una carica negativa e che è in grado di donare un doppietto elettronico, ma si tratta di una specie che possiede una sua ben precisa "densità di carica negativa", cioè, nell'unità di volume (sempre ricordando che le molecole non hanno vere e proprie "forme";-), a parità di doppietto elettronico e carica, più quest'ultima è rinchiusa in uno spazio piccolo, più la specie è reattiva e quindi più nucleofila.

Se, per contro, aumentiamo il volume di spazio in cui delocalizzare questa carica (ad esempio aumentando l'ingombro sterico), diminuisce la densità di carica e la specie chimica diventa meno reattiva.

Si tratta di un concetto "cinetico", perché ciò che è controllato da questa fantomatica densità di carica è la velocità con cui questo attacco può avvenire, indipendentemente dal fatto che quest'ultimo sia favorito dal punto di vista termodinamico o meno.

Alla luce di quanto detto, in un solvente aprotico, l'anione solvatato è nudo, hai ragione, ma vale comunque il concetto di densità di carica e quindi lo ione F^- è il più nucleofilo, poiché ha una densità di carica maggiore ed in un certo senso può agire come se fosse un "proiettile più veloce" per attaccare il substrato elettrofilo, mentre l'I^-, avendo una densità di carica molto minore, non è altrettanto portato ad attaccare il substrato velocemente.

I seguenti utenti ringraziano Mercaptano per questo messaggio: Ilaria.chemistry, Geber