6.4 : Eletrófilos

Esta lição explica a definição, classificação e características de um eletrófilo que são aspectos fundamentais das reações de substituição nucleofílica. Uma análise de sua carga e configuração orbital ajuda a compreender sua reatividade na busca de elétrons. Eletrófilos podem ser classificados em espécies positivas e neutras. Outras classes incluem radicais livres e grupos funcionais polares.

Enquanto um eletrófilo positivo, como um próton, reage devido ao seu orbital 1s vazio e de baixa energia, os outros eletrófilos positivos, como os carbocátions, são reativos devido ao seu orbital p vazio.

Por outro lado, os eletrófilos neutros, análogos aos ácidos de Lewis, possuem orbitais p vazios que podem aceitar elétrons do nucleófilo para gerar complexos estáveis. Muitas vezes, um centro eletrofílico pode ser formado em uma molécula neutra devido ao efeito indutivo de retirada de elétrons na presença de um substituinte mais eletronegativo ligado à cadeia molecular. Isso explica a carga parcial positiva no átomo de carbono em um grupo carbonila.

No contexto de uma reação química, é necessária uma imagem abrangente da transferência de elétrons nesse processo. Um nucleófilo deposita seus elétrons no orbital π antiligante de menor energia do eletrófilo. Em contraste, o dipolo da ligação σ força os elétrons nucleofílicos a se moverem para o orbital σ antiligante de energia mais baixa, resultando na quebra da ligação. Esses fenômenos são frequentemente explicados usando exemplos de grupos carbonila e HCl. Normalmente, os orbitais moleculares ocupados mais baixos (LUMO) em eletrófilos orgânicos são orbitais antiligantes de baixa energia, pois estão associados a átomos eletronegativos. Acontece que estes tendem a ser orbitais π* ou σ*.

Algumas moléculas, como os halogênios, também são bons eletrófilos. Aqui, apesar da ausência de um dipolo, uma fraca sobreposição entre os orbitais atômicos dos dois haletos enfraquece a ligação, tornando-a mais propensa a um ataque nucleófilo. Isso leva à outra classificação de eletrófilos fortes versus fracos, abordada em lições posteriores. Normalmente, moléculas com uma ligação simples ou dupla ligada a um átomo eletronegativo como O, N, Cl ou Br são bons eletrófilos.