2.1: Perlas de Sabiduría

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Objetivo de aprendizaje

definir los términos “estéricos” y “electrostáticos”

Introducción

Los grupos funcionales son los patrones de unión comunes que se encuentran en los compuestos orgánicos. Los compuestos orgánicos se clasifican por sus grupos funcionales.

Para hablar de química orgánica, necesitamos ser capaces de

a) reconocer y nombrar los principales grupos funcionales orgánicos (véase el capítulo 3 para la nomenclatura)

b) aplicar teorías de vinculación a la estructura de grupos funcionales

c) grupos funcionales visuales en tres dimensiones

d) determinar la polaridad y las fuerzas intermoleculares de los compuestos orgánicos

En última instancia, toda la información anterior se integrará al final de este capítulo para predecir solubilidades y puntos de ebullición relativos de compuestos orgánicos. En futuros capítulos, estas habilidades ayudarán a dilucidar los mecanismos y vías de reacción.

Estéricos y electrostáticos: todos los caminos conducen a uno u otro

Los esteros y electrostáticos son consideraciones primarias a la hora de aprender las reacciones de la química orgánica.

Estéricos es la disposición espacial (estructura tridimensional) de los átomos en una molécula o ion.

Electrostat ics es la distribución de carga dentro de una molécula o ion.

Dependiendo del mecanismo de reacción, ya sea estéricos o electrostáticos (estabilización de carga) jugarán un papel dominante en la etapa de determinación de la velocidad. Para reacciones concertadas (de un solo paso), los esteros influirán fuertemente en la orientación de los reactivos en el estado de transición. Para las reacciones de dos etapas, normalmente hay un intermedio cargado que requiere estabilización para que la reacción continúe. El intermedio con la distribución de carga más baja es el más estable y reacciona preferentemente.

Los estéricos se pueden predecir usando teorías de unión. La teoría de orbitales moleculares (MO) utiliza la combinación de orbitales atómicos para producir orbitales moleculares deslocalizados sobre toda la molécula. En la teoría de enlaces de valencia (VB), los orbitales atómicos pueden hibridarse. La teoría VB asume que todos los enlaces son enlaces localizados formados entre dos átomos por la donación de un electrón de cada átomo. Como se discute en el capítulo 1, esta suposición no es válida porque algunos átomos pueden enlazarse usando electrones deslocalizados a través de resonancia. La teoría VB hace un buen trabajo al describir cualitativamente las formas de los compuestos covalentes, lo cual es importante para determinar los esteros de las reacciones. Mientras que la teoría de Orbital Molecular (MO) es buena para comprender la unión en general y la electrostática de un reactivo, intermedio o producto.

La electrostática se determina aplicando los mismos conceptos utilizados para determinar la acidez relativa de los compuestos mediante la evaluación de la densidad electrónica de sus bases conjugadas. Cuanta menor carga, más estable es un ion. La estabilidad de los iones está determinada por la identidad del elemento ionizado, la deslocalización de la carga por resonancia, los efectos inductivos y la hibridación orbital. Los efectos inductivos pueden ser la retirada de electrones (también conocido como electronegativo) o la donación de electrones, tal como la estabilización del grupo alquilo de los carbocationes. Estos parámetros se listan en orden de importancia con el carácter general de un ion que debe evaluarse para determinar su estabilidad relativa. Consulte la sección 1.15 de este texto para obtener la explicación completa.