HALETOS DE ALQUILASubstituição Nucleofílica e Reações de Eliminação de Haletos de Alquila - HO + nucleófilo R X haleto de alquila X + grupo de saída ROH SN2 Ex: CH3Cl + HO- 60 oC H2O CH3OH + Cl- HO ] V [CH3Cl] [ - V= k [CH3Cl] [HO ] 2 H H HO - H H H C H Cl HO C HO H C H Cl H Estado de transição (caráter pentavalente) 3 Um substituinte volumoso no haleto de alquila reduz a sua reatividade: impedimento estérico 4 . Diagramas das coordenadas de reação para: (a) reação SN2 do brometo de metila (b) reação SN2 de um brometo de alquila estericamente impedido. . Reações SN2 São Afetadas pelo Grupo de Saída . Quanto mais fraca for a base. . melhor ela será como grupo de saída. Nucleofilicidade é medida pela constante de velocidade (k). .O Nucleófilo Afeta uma Reação SN2 Nucleofilicidade é a medida da rapidez com que uma substância (um nucleófilo) é capaz de atacar um átomo deficiente de elétrons. Basicidade é medida pela constante de dissociação ácida (Ka). DIFERENTEMENTE Basicidade é a medida da facilidade com que uma substância (uma base) compartilha seu par de elétrons livre com um próton. nucleófilo pobre H2O CH3OH NH3 CH3CH2NH2 . melhor nucleófilo OH– CH3O– –NH 2 CH3CH2NH– > > > > base mais fraca.Quando comparamos as moléculas com o mesmo átomo que ataca. base mais forte. Estereoquímica da SN2 C6H13 HO- + H C C6H13 SN2 Br CH3 (R)-(-)-2-bromooctano α25D = -34.90 10 .25o HO C H Br CH3 C6H13 HO H C CH3 (S)-(+)-2-Octanol α25D = + 9. A Reação de SN1 • Substituição Nucleofílica Unimolecular Ex.: (H3C)3C-Cl + H2O acetona (H3C)3C-OH + Cl.+ H3O+ V = K[(CH3)3CCl] 11 . Mecanismo CH3 CH3 I) H3C C Etapa lenta Cl H3C Determinante da velocidade da reação C+ Cl- CH3 CH3 Intermediário (carbocátion) CH3 II) H3C C OH2 CH3 rápido H3C CH3 H3C C CH3 OH2 CH3 CH3 III) C H O rápido H2O H CH3 H3C C CH3 OH H3O+ 12 . Energia livre Diagrama de energia livre para reação SN1 13 . Estereoquímica da SN1 H3CH2CH2C H3C H3CH2C C Br H2O acetona H3CH2CH2C H3C H3CH2C CH2CH2CH3 C OH ( S )-Metil-3-hexanol HO C CH3 CH2CH3 ( R )-Metil-3-hexanol 14 . CH3 HO CH3 CH3 C CH 3 H2O H3 C CH3 H OH2 C CH3 CH3 + planar H + C OH CH3 (R) (S) inversão retenção racemização 15 . H2O a b H H13C6 C a C6H13 HO C H CH3 inversão (predomina) X- CH3 b C6H13 H C OH CH3 retenção 16 . R-X → R+ X- → R+//X- → R+ + XPar iônico íntimo Par iônico separado por solvente Íons livres SN1 = racemização SN2 = inversão de configuração 17 Fatores que afetam as reações SN1 e SN2 1. Estrutura do substrato 2. Concentração e reatividade do nucleófilo 3. Efeito do solvente 4. Natureza do grupo de saída 18 1. Efeito do substrato SN2 metila > primário > secundário > terciário Impedimento estérico SN1 terciário > secundário > primário > metila Estabilidade do carbocátion 19 é um nucleófilo melhor que ROH 20 . Ex: H2O.2. Concentração e reatividade do nucleófilo SN1: não é afetada pela concentração do Nü SN2: depende da concentração e do tipo do Nü a)Nü com carga negativa é sempre mais reativo que o ácido conjungado. RO. as bases mais fortes são os melhores nucleófilos .3. Efeito do solvente na SN2 Se a reação é realizada em fase gasosa. 3. Efeito do solvente na SN2 Solventes polares próticos e solventes apróticos 22 . . o fluoreto é um melhor nucleófilo em solvente apolar. Entretanto.É mais fácil quebrar interações íon–dipolo entre uma base fraca e o solvente do que entre uma base forte e o solvente. como o DMSO e DMF.Também. O H C N CH3 N. facilitam a reação de substâncias orgânicas. pois solvatam cátions.N-Dimetilformamida (DMF) O H3C C O CH3 H3C S CH3 Dimetilsulfóxido (DMSO) CH3 N CH3 Dimetilacetamida (DMA) [(CH3) 2N]3 P O Hexametilfosforicotriamida (HMPT) 24 . solventes polares apróticos. H3C S CH3 O H3C CH3 S O H3C Na+ O S CH3 O S H3C CH3 25 . Br . F SN2 : A velocidade de reação é maior em solventes polares apróticos.Em DMSO a ordem de reatividade dos íons haletos segue a basicidade: F . Cl . Br . 26 . Cl . I- O oposto ocorre em água: I. Na SN1. o solvente polar prótico é desejável. (H3C)CCl etapa reagente lenta [(H3C3)C Cl] Separação de cargas se desenvolvendo (H3C)3C+ Cl- Intermediário. pois aumenta a ionização na etapa lenta da reação solvatando o carbocátion e o grupo de saída. quanto mais solvatado mais estabilizado 27 . A natureza do grupo de saída Grupo de saída: o mesmo efeito para SN1 e SN2. 28 . o melhor grupo de saída será sempre uma base fraca.4. SN1 versus SN2 SN1 → substrato que forma carbocátion estável. bom nucleófilo (alta concentração). solvente polar aprótico. 29 . uso de nucleófilo fraco e solvente polar prótico. SN2 → substrato desempedido. Ordem de reatividade para SN2: metila > primário > secundário Obs: haletos terciários não reagem via SN2 Ordem de reatividade RI > RBr > RCl 30 . 31 . através de aquecimento e uso de base forte Eliminação 1.Reações de Eliminação C C Eliminação C C yz Y Z Reação inversa da adição Reação de Desidro-halogenação: Método para sintetizar alcenos via eliminação de HX.2 ou eliminação C C H X B- C C HB X32 . H3C CH CH3 EtO-Na+ EtOH 55o Br CH3 H3C C Br CH3 EtO-Na+ EtOH 25o H2C CH CH3 NaBr EtOH NaBr EtOH 79 % CH3 H2C C CH3 91% 33 . / ROH • 2ROH + 2 Na → 2RO-Na+ + H2 • ROH + Na+H.→ RO-Na+ + H2 • Terc-butóxido de potássio CH3 2 HO CH3 CH3 CH3 2K K+-O CH3 CH3 H2 34 .Bases utilizadas na desidro-halogenação • -OH / EtOH • RO. Mecanismos da desidro-halogenação • A reação de E2 ( Eliminação bimolecular) - (H3C)2CHBr EtO Brometo de isopropila H H H CH3 - Br EtOH V = K [(H3C)2CHBr][EtO-] EtO- H H EtOCH3 H H H Br H H H H H CH3 EtOH H CH3 Br - Br 35 . Orientação no ET • Incluindo a base. A coplanaridade H-C-C-X é necessária para sobreposição dos orbitais p EtO- H H EtO- CH3 H H Br Antiperip lana r X H CH3 H H H Simperip lana r Somente em moléculas rígidas 36 . 5 átomos são envolvidos no ET e necessitam estar em um mesmo plano (coplanares). Exemplo: Desidro-halogenação pode fornecer 2 produtos: desidro-halogenação do 2-bromo-2-metilbutano pode fornecer o 2-metil-2-buteno e 2-metil-1-buteno 37 . for EtO./EtOH ou HO-/H2O o produto majoritário é o alceno mais substituído 69% (2metil-2-buteno) e 31% (2-metil-1-buteno) Segue a Regra de Zaitsev CH3 Se a B.5% do 2-metil2-buteno Regra de Hofmann 38 . Se a B.5% (2-metil-1-buteno) e 27.for H3C C O- CH3 o alceno menos substituído é formado em maior proporção 72. 39 . 40 . 41 . 42 . 43 . 44 . 45 . 46 . 47 . Orientação e as regras de Zaitsev e Hofmann em moléculas cíclicas: 48 . Exemplo 1: Regra de Zaitsev 49 . 50 . Reação de E1 51 . Substituição versus eliminação 52 . → SN2 53 . Substrato primário / EtO. Substrato secundário / EtO.→ E2 54 . especialmente a alta temperaturas se ocorrer alguma substituição.Substrato terciário → não ocorre SN2 e a reação de eliminação e altamente favorável. será via SN1 55 . 56 . H3CO- H3C(CH2)15CH2CH2Br MeOH 65 o H3C(CH2)15CH CH2 E2 1% H3C(CH2)15CH2CH2OCH3 SN2 99 % CH3 H3CCOCH3 H3C(CH2)15CH2CH2Br tBuOH 40o H3C(CH2)15CH CH2 E2 85 % H3C(CH2)15CH2CH2OCH3 15 % SN2 57 . • Base impedida (tBuO-) favorece eliminação.OBSERVAÇÃO: • Temp. altas favorece E1 e E2. I-. RS-) favorece SN2 H3C C O- O CH3 O H3C CH SN2 Br H3C C CH3 O CH CH3 Br- 100 % - EtO CH3 H3CCHBr H3CCHCH2 E2 58 . NH2-) E2 • Base fraca (Cl-. H3CCO2-) ou polarizável (Br -.Nucleófilo • Base forte/ pouco polarizável (RO-. Tais haletos. especialmente a baixas temperaturas. Se eliminação é desejada é mais conveniente utilizar BASE FORTE e forçar uma E2 59 . • Altas temperaturas favorece E1 em relação à SN1. as reações de substituição com haletos terciários não é um método sintético favorável. geralmente sofrem eliminação facilmente.SN1 versus E1 • Na maior parte dos casos SN1 é favorecida em relação a E1. No geral. Base forte favorece E2 60 . Solvólise produz SN1/E1. SN2. E1 e E2 R H3CX RCH2X RC(R’)HX R C X R metila SN2 1a SN2. RCO2-) e E2 com bases fortes (RO-) 3a Não ocorre SN2. exceto com base impedida o qual favorece E2 2a SN2 com bases fracas (I-. CN-.SN1. Baixas temperaturas favorece SN1.
Report "Haletos de Alquila Substituição e Eliminação"