Solventi polari protici, aprotici e non polari

Nell’ambito delle sintesi organiche i solventi creano spesso disagio in quanto essi sono spesso indicati tra i reagenti. Tuttavia essi non partecipano alla reazione ma hanno solo la funzione di solubilizzare  i reagenti.

Infatti possono avere come unico ruolo quello di sciogliere i reagenti. Si usano solventi polari per sciogliere reagenti polari e  non polari per sciogliere reagenti non polari come gli idrocarburi.

Vi sono casi in cui il solvente, oltre a svolgere la sua funzione, può agire da:

• • acido ovvero da donatore di protoni, 
  • base ovvero da accettore di protoni 
  • nucleofilo se ha un doppietto elettronico solitario

In tal caso  hanno proprietà acido base

Sono classificati sulla base della loro polarità:

• quelli polari presentano un momento dipolare e contengono atomi legati tra loro con una diversa elettronegatività
• i non polari contengono atomi che presentano valori di elettronegatività simili.

La polarità di una molecola può essere valutata dalla sua costante dielettrica. Essa  aumenta all’aumentare della polarità. Generalmente i solventi con una costante dielettrica maggiore di 15 sono considerati polari.

Solventi polari

Sono suddivisi come protici e aprotici.

I solventi polari protici hanno un’alta costante dielettrica e un’alta polarità.

In essi è presente un legame –OH tipico degli alcoli o un legame –N-H tipico delle ammine e pertanto possono formare legami a idrogeno.

Tali solventi hanno un idrogeno acido come, ad esempio nel caso dell’etanolo che ha una costante dielettrica di 24.3 e un pK_a di 10^-16 o, come nel caso dell’ammoniaca, sono accettori di protoni.  I solventi protici solvatano le specie ioniche per interazione tra gli anioni e la parziale carica positiva presente sull’idrogeno e i cationi e la parziale carica negativa presente sull’ossigeno.

Esempi di solventi polari protici sono acqua, metanolo, etanolo e acido metanoico, fenolo, acido trifluoroetanoico, metanammide, dietilammina.

I solventi polari aprotici hanno un’alta costante dielettrica e un’alta polarità ma non formano legami a idrogeno né sono donatori o accettori di protoni.

Esempi di solventi polari aprotici sono etanonitrile, N,N-dimetilformammide, dimetilsolfossido, nitrometano.

Solventi non polari

Hanno una bassa costante dielettrica e non sono in grado di solubilizzare specie ioniche sebbene possano agire da basi di Lewis come nel caso dell’etossietano.

Esempi sono gli alcani, i cicloalcani, il benzene, il toluene.

Le loro proprietà sono molto importanti in molti tipi di reazioni tra cui quelle di sostituzione nucleofila: un solvente polare ha forte tendenza a favorire la formazione di cariche e a contrastare la loro sparizione.

Una reazione che avviene con un meccanismo SN₁ in cui si ha la formazione di un intermedio carbocationico  è  favorita da quei solventi polari. Le reazioni che avvengono con meccanismo SN₂ sono inibite da solventi polari che per loro natura tendono ad opporsi alla dispersione di carica che avviene all’atto di formazione del complesso attivato.