Carbocátion

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Um carbocatião é um ião com um átomo de carbono carregado positivamente. No passado, começou-se por chamar ião carbonio mas surgiram perguntas sobre o significado exato. O átomo de carbono carregado em um carbocátião tem somente seis elétrões na sua camada externa de valência em vez dos oito elétrões de valência que asseguram a estabilidade máxima (regra do octeto). Portanto o cátião do carbono possui alta energia, é instável e muito reativo, com tendência a completar o seu octeto de elétrões de valência assim como recuperar sua carga neutra.

Estabilidade do Carbocátion[editar | editar código-fonte]

(CH3)3C-Cl (CH3)3C+ + Cl-

A entalpia da reação de ionizaçao do cloreto de ter-butila formando um carbocátion é de 153 kcal/mol em fase gasosa.[1]

Uma energia de ativação da ordem de 153kcal/mol para a formação desse carbocátião resulta em reações extremamente lentas e que não seriam observáveis em temperatura ambiente. Porém os carbocátiões formados em solução sofrem solvatação reduzindo a energia do carbocátião permitindo a sua formação por um tempo de meia vida suficiente para realizar interações com outras moléculas. É importante também compreender os efeitos que os grupos substituintes e a estrutura do próprio carbocátião exercem sobre sua estabilidade.[2] O grupo substituinte mais importante para os carbocátiões é o grupo alquila e o aumento da estabilidade do carbocátião à medida que o número de grupos alquilas ligados diretamente ao átomo de carbono carregado aumenta é de grande importância para a química orgânica. A hiperconjugação é o principal mecanismo responsável por esse aumento da estabilidade, havendo também uma explicação por indução.[3]

História do Estudo dos Carbocátions[editar | editar código-fonte]

A história da ciência dos carbocátiões data de 1902, quando os químicos Norris e Kehrman descobriram separadamente que o álcool incolor do trifenilmetilo dava soluções de cor amarelo escuro em ácido sulfúrico concentrado. De maneira semelhante, se formaram complexos alaranjados a partir da reação de cloreto de trifenilmetilo com os cloretos de alumínio e de estanho. Adolf von Baeyer reconheceu em 1902 o caráter de sais dos compostos formados.

A partir de 1920, diversos estudos sugeriam a participação de cátiões de alquila simples, carbocátiões, como intermediários em várias reações iônicas. Porém nessa altura ainda havia grande dificuldade em estudar tais compostos por causa de sua natureza instável e muito reativa. E durante mais 40 anos em nenhum estudo ou reação conseguiu-se observar diretamente os carbocátiões. Porém em 1962, foi publicada uma série de pesquisas de George A.Olah e seus colaboradores descrevendo diversas reações nas quais os catiões de alquila eram preparados de forma a se manterem razoavelmente estáveis. Essas reações aconteciam em meios superácidos, utilizando principalmente o FSO3H-SbF5SO2, conhecido como "ácido mágico". Nesses meios os carbocatiões podiam ser estudados por técnicas espectroscópicas, como o escpectroscópio NMR.[4] Em 1994 Olah recebeu o prêmio Nobel pelo seu trabalho.[5]

Ph3C-OH + H2SO4 Ph3C+HSO4- + H2O (Ph representa um substituto fenilo)

Referências

  1. D. W. Berman, V.Anicich, and J.L.Beauchamp, J.Am.Chem.Soc.,101,1239(1979).
  2. Francis A.Carey and Richard J.Sundberg,"Advanced Organic Chemistry,PartA: Structure and Mechanisms",426,Fifth Edition,Springer
  3. Francis A.Carey and Richard J.Sundberg,"Advanced Organic Chemistry,PartA: Structure and Mechanisms",429,Fifth Edition,Springer
  4. A review of the extensive studies of carbocations in superacid media is available in G.A>Olah, G.K.Surrya Prakash, and J.Sommer,Super Acids,Jonh Wiley & Sons,New York, 1985
  5. T.W.Graham Solomons,"Química Orgânica 1",250,Sexta Edição.

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