REACTIVIDAD Y SÍNTESIS

ÁCIDOS Y BASES EN LAS REACCIONES ORGÁNICAS

CONCEPTOS DE ÁCIDO Y BASE

Los conceptos de ácido y base han cambiado a lo largo del tiempo. En Química Orgánica, las teorías de ácido/base más usadas son la de Bronsted-Lowry y la de Lewis.

Ácido y Base según Bronsted-Lowry

Ácido y Base según Lewis

Ácido: especie capaz de donar un ión H+

Base: especie capaz de aceptar unión H+

La reacción de neutralización entre ácidos y bases consiste en un intercambio de un ion H+:

La fuerza ácida de una sustancia se mide con la constante de acidez Ka (o pKa)

Cuanto mayor sea Ka o menor pKa más ácida será la especie

 

Para comparar la fuerza básica entre especies se usa el pKa de los ácidos conjugados

La metilamina es una base más fuerte que el amoniaco porque su ácido conjugado es más débil que el produce el amoniaco.

Ácido: especie capaz de aceptar un par electrónico

Base: especie capaz de donar un par electrónico

Todas las bases de Bronsted son bases de Lewis, pero hay especies que son ácidos de Lewis y no lo son de Bronsted (por ejemplo AlCl3)

¿CÓMO SE INTERPRETA LA REACCIÓN ENTRE EL BF3 Y EL NH3?

El par electrónico no compartido del NH3 llena el HOMO (highest occupied molecular orbital )

El LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) del BF3 corresponde al orbital p vacío

El HOMO de una especie interactúa con el LUMO de la otra

La acidez en los compuestos orgánicos debería ser entendida como un continuo desde sustancias más ácidas (ác. carboxílicos) hasta sustancias muy poco ácidas (alcanos). En esa zona intermedia encontramos alcoholes, aldehidos y cetonas (pKa = 20), aminas, ..

OJO. No decimos que los alcanos son sustancias básicas.

Por otra parte, las bases típicas en QO son las aminas

Desde el punto de vista de la teoría de Lewis, los ácidos de Bronsted-Lowry son un caso particular de ellos. Según Bronsted-Lowry solo las sustancias que liberan un ion H+ son ácidos. Sin embargo, según Lewis, estas sustancias son ácidas porque el ion H+ que liberan lo es, es decir, es una especie química deficiente electrónicamente y tiende a aceptar un par de electrones de las bases.

En esta línea de pensamiento, estaríamos viendo la acidez/basicidad como un caso particular de nucleofilia/electrofilia

 

ATENCIÓN

En Química Orgánica se usan los términos Nucleófilo y Electrófilo relacionándolos con la Teoría de ácidos y bases de Lewis:

Electrófilo es una especie (átomo, ión, molécula) deficiente electrónicamente que tiene afinidad por un par de electrones y se unirá a una base o nucleófilo

Nucleófilo es una especie que posee un par de electrones que puede ser cedido para unirse a un electrófilo

¡¡No se debe confundir BASICIDAD y NUCLEOFILIA!!

BASICIDAD se refiere a la capacidad de una especie para aceptar un protón y puede ser medida por medio del pKa de su ácido conjugado

NUCLEOFILIA se refiere a la capacidad de una especie para sustituir el halógeno unido a un carbono en un haluro de referencia

En los ataques a carbonos electrófilos (parcialmente cargados positivamente, por ejemplo en haluros de alquilo) la nucleofilia se demuestra por la capacidad de sustituir al grupo unido al carbono y la basicidad por capacidad de producir eliminación atacando al hidrógeno del carbono vecino.

 

¿EN QUÉ SENTIDO SE PRODUCE LA REACCIÓN ÁCIDO/BASE?

El conocimiento de la fuerza ácida de las especies que intervienen nos permite predecir el sentido en el que tendrá lugar la reacción

En la reacción ácido-base siempre se favorece la formación del ácido más débil

Aquí tiene ejemplos en fase no acuosa

¿En qué extensión reaccionarán etanol y metilamina al poner ambas sustancias en contacto?

En Quiored dispone una amplia información acerca del pKa de las sustancias orgánicas más comunes


Practicando con Virtual Text: ácidos y bases

Practicando con VirtualText: electrófilos

Practicando con VirtualText: nucleófilos

Practicando con Organic Chemistry Direct OCOL: Electrófilos y nucleófilos