Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)
3.2 Fluxo de Densidade Eletrônica: Notação de Setas Curvas
Neste caso, a água funciona como um ácido em vez de uma base. Ao longo
deste livro, veremos inúmeros exemplos da atuação da água, quer como
uma base ou como um ácido, por isso, é importante compreender que os
dois comportamentos são possíveis e muito comuns. Quando a água atua
como um ácido, tal como na reação anterior, a base conjugada é o HO−.
3.2 Fluxo de Densidade Eletrônica: Notação
de Setas Curvas
Todas as reações são realizadas por meio de um fluxo de densidade
eletrônica (o movimento de elétrons). Reações ácido-base não são uma
exceção. O fluxo da densidade eletrônica é ilustrado com setas curvas:
Embora essas setas curvas sejam muito parecidas com as setas curvas
usadas para representar estruturas de ressonância, há uma diferença
importante. Na representação de estruturas de ressonância, setas curvas são
usadas apenas como ferramentas e não representam nenhum processo físico
real. Mas na reação anterior, as setas curvas representam um processo físico
real. Há um fluxo de densidade eletrônica que faz com que um próton seja
transferido de um reagente para outro reagente; as setas curvas ilustram este
fluxo. As setas mostram o mecanismo de reação, isto é, elas mostram
como a reação ocorre em termos do movimento dos elétrons.
Observa-se que o mecanismo de uma reação de transferência de próton
envolve elétrons a partir de uma base desprotonando um ácido. Este é um
ponto importante, porque os ácidos não perdem prótons sem a ajuda de uma base. É necessário para uma base abstrair o prótons. Apresentamos a seguir
um exemplo específico:
Neste exemplo, o hidróxido (HO−) funciona como uma base para abstrair
um próton do ácido. Observa-se que há exatamente duas setas curvas. O
mecanismo de transferência de um próton sempre envolve pelo menos duas
setas curvas.
No Capítulo 6, os mecanismos de reação serão introduzidos e
explorados em mais detalhes. Os mecanismos representam o núcleo da
química orgânica, e pela proposição e comparação dos mecanismos, vamos
descobrir tendências e padrões que definem o comportamento dos elétrons.
Essas tendências e padrões nos permitirão prever como a densidade
eletrônica flui e explicar novas reações. Para quase todas as reações ao
longo deste livro, vamos propor um mecanismo e, em seguida, analisá-lo
em detalhe.
A maioria dos mecanismos envolve uma ou mais etapas de transferência
de prótons. Por exemplo, uma das primeiras reações a ser abordada
(Capítulo 8) é chamada de reação de eliminação e acredita-se que ela ocorra
pelo seguinte mecanismo:
Este mecanismo tem muitas etapas, cada uma das quais é mostrada com
setas curvas. Observa-se que a primeira e a última etapas são simplesmente transferências de prótons. Na primeira etapa, o H3O+ funciona como um
ácido e na última etapa a água está atuando como uma base.
Claramente, a transferência de prótons exerce um papel fundamental
nos mecanismos de reação. Portanto, a fim de se tornar competente na
elaboração de mecanismos, é essencial dominar as transferências de
prótons. Habilidades importantes a serem dominadas incluem representar
setas curvas corretamente, ser capaz de prever quando uma transferência de
próton é provável ou improvável, e ser capaz de determinar qual o ácido ou
a base é apropriado para uma situação específica. Vamos começar agora a
representar o mecanismo de transferência de prótons.
DESENVOLVENDO A APRENDIZAGEM
3.1 REPRESENTAÇÃO DO MECANISMO DE TRANSFERÊNCIA DE UM PRÓTON
APRENDIZAGEM
Mostre o mecanismo para a reação ácido-base vista a seguir. Nomeie o ácido, a base, o ácido
conjugado e a base conjugada:
SOLUÇÃO
Começamos identi cando o ácido e a base. A água está perdendo um próton para formar o
hidróxido. Portanto, a água está atuando como um doador de prótons, tornando-se um ácido. O
metóxido (CH3O−) está recebendo o próton para formar o metanol (CH3OH). Portanto, o
ETAPA 1
Identi cação do ácido e da base.
Para representar o mecanismo corretamente, lembramos que tem que existir duas setas
curvas. A cauda da primeira seta curva é colocada sobre um par isolado da base e a cabeça é
colocada sobre o próton do ácido. Esta primeira seta curva mostra a base abstraindo o próton. A
próxima seta curva vem sempre da ligação X—H que está sendo rompida e vai para o átomo
ligado ao próton:
ETAPA 2
Representação da primeira seta curva.
ETAPA 3
Representação da segunda seta curva.
Certi que-se de que a cabeça e a cauda de cada seta estão posicionadas no lugar certo, ou o
mecanismo estará incorreto.
Quando a água perde um próton, forma-se o hidróxido. Portanto, o hidróxido é a base
conjugada da água. Quando o metóxido recebe o próton, forma-se o metanol. O metanol é,
portanto, o ácido conjugado do metóxido:
PRATICANDO
o que você aprendeu
3.1 Todas as reações ácido-base que são vistas a seguir, são reações que vão ser estudadas em
detalhes nos próximos capítulos. Para cada uma delas, represente o mecanismo e, em seguida,
identi que claramente o ácido, a base, o ácido conjugado e a base conjugada:
APLICANDO
o que você aprendeu
3.2 Cada um dos mecanismos vistos a seguir contém um ou mais erros – isto é, as setas curvas
podem ser ou não corretas. Em cada caso, identi que os erros e, em seguida, descreva que
modi cação seria necessária a m de tornar as setas curvas corretas. Explique a modi cação
sugerida em cada caso (os exemplos a seguir representam os erros comuns dos alunos, por isso é
seu interesse identi car esses erros, reconhecê-los e, em seguida, evitá-los):