Problema 4K.03
Aldeídos e cetonas podem sofrer reação de hidratação em solução aquosa, como representado a seguir.
Em solução aquosa de acetona, uma fração desprezível das moléculas, apenas , encontram-se na forma hidratada.
Explique porque, em uma solução aquosa de formaldeído (formol), a maior parte das moléculas () encontra-se na forma hidratada.
Explique porque, em uma solução aquosa de hexafluoroacetona, a maior parte das moléculas () encontra-se na forma hidratada.
Explique porque, em uma solução aquosa de ciclopropanona, a maior parte das moléculas () encontra-se na forma hidratada.
A posição do equilíbrio de hidratação depende da estabilidade relativa entre a carbonila e o diol geminado. Tudo o que aumenta a eletrofilicidade do carbono carbonílico, reduz o impedimento estérico ou alivia tensão de anel desloca o equilíbrio para a forma hidratada.
A carbonila do formaldeído está ligada a apenas dois hidrogênios, pequenos e sem efeito doador de elétrons. A ausência de impedimento estérico facilita o ataque nucleofílico da água, e a falta de grupos doadores mantém o carbono fortemente eletrofílico. Por isso, a maior parte das moléculas se apresenta na forma hidratada.
Os átomos de flúor exercem forte efeito indutivo retirador de elétrons, diminuindo a densidade eletrônica do carbono carbonílico. Isso aumenta sua eletrofilicidade e a reatividade da carbonila, favorecendo a formação do produto hidratado.
Na forma não hidratada, o carbono carbonílico é e o ângulo ideal entre os ligantes seria . O anel de três carbonos, porém, restringe esse ângulo a aproximadamente , o que torna o composto muito tenso e instável. Na forma hidratada, o carbono passa a ser , com ângulo ideal de , mais próximo da geometria do anel. Esse alívio de tensão desloca o equilíbrio para a forma hidratada.