Mi profesor me dijo que el $K_\mathrm{eq}$ de la acetona es mayor que la del benzaldehído en la reacción de adición nucleofílica.
Pero no soy capaz de entender cómo es esto posible. La acetona tiene un grupo +I unido a ella, por lo que disminuirá la reactividad del carbonilo. Si hablamos de benzaldehído, tiene un grupo M. ¿Puede alguien decir cuál es la razón correcta de esto?
La información dada por su profesor es incorrecta. El $K_\mathrm{eq}$ de la acetona para la formación de cianohidrina (una reacción de adición nucleófila) es menor que el $K_\mathrm{eq}$ mostrada por el benzaldehído
Según Química Orgánica: Estructura, Mecanismo, Síntesis [ 1 , p. 595 ], los valores de $K_\mathrm{eq}$ para la formación de cianohidrina son los siguientes:
$$ \begin{array}{lr} \hline \mathrm{Compound} & K_\mathrm{eq} \\ \hline \text{Acetone} & 20 \\ \text{Ethanal} & 10^5 \\ \text{Benzaldehyde} & 210 \\ \textit{p}\text{-Methoxybenzaldehyde} & 30 \\ \text{Acetophenone} & 0.8 \\ \hline \end{array} $$
De ahí la afirmación de que el $K_\mathrm{eq}$ es mayor para la acetona es incorrecta. Esto parece correcto si se tiene en cuenta que la acetona tiene más impedimentos estéricos que el benzaldehído, lo cual es un factor dominante para la reacción de adición nucleofílica, ya que son reacciones cinéticamente estables.
Este documento tiene un caso mucho mayor de compuestos que se comparan para múltiples reacciones, en todas las cuales el benzaldehído es más reactivo que la acetona.
Sin embargo, hay un pequeño problema con el razonamiento que se da en la pregunta.
El benzaldehído no tiene un grupo M. Sin embargo, si se añade otro grupo funcional en el anillo, entonces decimos que el $\ce{-CHO}$ actos de grupo como un grupo M. En realidad, $\ce{-CHO}$ tiene un efecto +R del anillo de fenilo unido a él que hace que el anillo del benzaldehído se desactive. Así pues, el carbono del benzaldehído es menos electrófilo que el formaldehído, que no tiene esos efectos.
Ya se ha aportado una justificación cuantitativa mediante tablas de valores reales en la otra respuesta, donde es evidente que el $K_\mathrm{eq}$ para la adición nucleofílica para la acetona será menor que el $K_\mathrm{eq}$ para el benzaldehído.
Hablaré de cómo, sobre una base cualitativa, se puede predecir esto. La acetona es un ejemplo de cetona, mientras que el benzaldehído tiene el grupo funcional aldehído. En un sentido muy general, las cetonas tienen más impedimentos estéricos que los aldehídos. Es cierto que la conjugación con el anillo fenilo puede reducir la electrofilia del grupo carbonilo para el benzaldehído, pero eso simplemente llevará a que la adición nucleófila al benzaldehído sea más lenta con respecto a otros aldehídos como el formaldehído (la nucleofilia es una propiedad cinética), ya que la barrera de energía de activación para la adición aumentará ligeramente.
Comparación de $K_\mathrm{eq}$ es una cuestión de la distribución relativa del producto en el equilibrio. Se trata básicamente de una consideración termodinámica, que se regirá en gran medida por el juicio de la estabilidad relativa de los intermedios tetraédricos formados tras la adición (el más estable desplazará la reacción hacia el lado del intermedio, de acuerdo con el principio de Le Chatelier). Debido a los choques estéricos causados por las dos voluminosas cadenas laterales de alquilo, el intermedio tetraédrico formado a partir de la cetona siempre será relativamente menos estable que el formado a partir del aldehído (que sólo tiene una cadena lateral de alquilo, mientras que el otro sustituyente es un pequeño átomo de hidrógeno). De ahí que se obtenga el $K_\mathrm{eq}$ para el benzaldehído sea mayor que el de la acetona
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