aula 2 e 3 QO avançada (1)

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Substituição Nucleofílica ao Carbono 
Saturado
Em uma reação química de substituição ocorre a troca de um 
grupamento por outro
R-X + Nucleófilo → R-Nucleófilo + X-
Substrato: haleto de 
alquila
Haletos de Alquila
• Quem são?!
→ São compostos onde um halogênio se encontra ligado a um carbono 
saturado (sp3).
F, Cl, Br e I
Haletos de Alquila
• Quem são?!
→ São compostos onde um halogênio se encontra ligado a um carbono 
saturado (sp3).
F, Cl, Br e I
CH3F
Fluoreto de 
metila
CH3Cl
Cloreto de 
metila
CH3Br
Brometo de 
metila
CH3I
Iodeto de 
metila
A nomenclatura oficial destes compostos segue a seguinte regra:
Haletos de Alquila
bromoetano
clorometano
Classificação dos Haletos de Alquila
Primário, secundário ou terciário → olhar o
carbono que o haleto (F, Cl, Br ou I) está ligado!!
Classificação dos Haletos de Alquila
Benzílico→ haleto ligado ao carbono vizinho ao sistema aromático
Alílico→ haleto ligado ao carbono vizinho a uma dupla ligação.
Propriedades Físico-químicas dos Haletos
de Alquila
Polarizabilidade → capacidade de uma nuvem eletrônica se distorcer
I > Br > Cl > F
Propriedades Físico-químicas dos Haletos
de Alquila
• Apresentam baixa solubilidade em água
• São bastantes solúveis em solventes pouco polares.
• Na síntese de fármacos, a adição de halogênios aumenta a
lipossolubilidade dos novos análogos.
Norfluoxetina→ antidepressivo
Inibe a recaptação de serotonina
Clonazepam→ ansiolítico
Exemplos de haletos de alquila em Medicamentos
Hidrocarbonetos halogenados, usados em aerossóis, são também
responsáveis pela destruição da camada de ozônio da estratosfera. São
exemplos de hidrocarbonetos halogenados:
Reatividade dos Haletos de Alquila
R = Grupo alquil (cadeia carbônica)
X = Halogênio (F, Cl, Br, I)
Haleto de alquila
d-
d+
Eletrófilo
Eletronegatividade é o poder que um átomo tem de atrair os elétrons de 
uma ligação para si! Os halogênios são os átomos mais eletronegativos da 
Tabela Periódica!!!
Reatividade dos Haletos de Alquila
Grupo de saída 
ou grupo 
abandonador
Substituição Nucleofílica
Bimolecular: SN2
Unimolecular ou Primeira 
ordem: SN1
d-
d+
Substituição Nucleofílica
Bimolecular
SN2
Substituição Nucleofílica Bimolecular - SN2
Substratos (reagentes)
R = Grupo alquil (cadeia carbônica)
X = Halogênio (F, Cl, Br, I)
Haleto de alquila
Nucleófilo
Substituição Nucleofílica Bimolecular - SN2
• Mecanismo concertado; reação ocorre em 1 única etapa!
• Nucleófilo e o haleto de alquila participam do estado de transição →
como se o carbono ficasse pentavalente
• Cinética de segunda ordem, por isso, bimolecular→ a velocidade da 
reação depende da [Nu] bem como da [haleto de alquila]
d+
d-
=
d+
d-
d- d-
d+
=
Substituição Nucleofílica Bimolecular - SN2
(R)-2-bromobutano (S)-2-butanol
Inversão da Configuração!!!!!
Fatores que influenciam uma
Reação SN2
Natureza do grupo alquila
Natureza do grupo abandonador
Solvente
Reatividade do nucleófilo
Natureza do grupo Alquil (R-X)
d+
d-
Metila > Primário > Secundário >>> Terciário 
Natureza do grupo Alquil (R-X
• Sendo assim:
Um substituinte volumoso no substrato (haleto
de alquila) reduz a reatividade, ou seja, reduz a
velocidade da reação, devido ao impedimento
estéreo-eletrônico!!!!
Reage mais 
rápido!!!
SN2
Reações SN2 são afetadas pelo grupo de saída ou grupo 
abandonador
Lembrar da Polarizabilidade!!!!!
1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10 / 
4s2 4p6 4d10 / 5s2 5p5.
1s2 2s2 2p5
Influência do Solvente na Reação SN2
Tipos de Solventes: → Apolar: interações de Van der Waals - interações hidrofóbicas
→ Polar: ligações de hidrogênio e interações dipolo-dipolo
Próticos: 
H2O, EtOH, MeOH...
Apróticos:
Solventes como a água (polar prótico) solvatam fortemente os nucleófilos por
ligações de hidrogênio, diminuindo a reatividade do nucleófilo para SN2
Solvente polar prótico
NÃO é uma boa escolha 
para reações do tipo SN2
→ Reação mais lenta!
Nucleófilo solvatado, DESFAVORECE SN2!!!!
Nucleófilo fica nu, FAVORECE SN2!!!!
Apróticos:
Próticos: H2O, EtOH, MeOH...
Reatividade do nucleófilo numa Reação SN2
SN2 → reação de segunda ordem, logo: quanto maior a concentração e maior a
força do nucleófilo mais rápida a reação por este mecanismo.
De forma geral: bons nucleófilos são bases fortes e, quando 
carregados negativamente, sempre serão mais reativos que seus 
respectivos ácidos conjugados.
Melhores para SN2
Mas afinal... Qual a diferença entre 
BASICIDADE e NUCLEOFILICIDADE???
Comparação entre Basicidade X Nucleofilicidade
Basicidade: é a medida da facilidade com que uma substância (uma base) compartilha 
seu par de elétrons livre com um próton. 
Nucleofilicidade: é a medida da rapidez com que uma substância (um nucleófilo) é 
capaz de atacar um átomo deficiente de elétrons.
Então, Resumindo...
SN2
Melhor substrato: metila > primário > secundário >>> terciário
Melhor Grupo de saída: I > Br > Cl >>> F
Melhor solvente: polar aprótico
Melhor Nucleófilo: base forte (carregada negativamente)
Estereoquímica do produto da reação: inversão da configuração
Interconversão de Grupos Funcionais via SN2
Química Orgânica Avançada
Aula 3: Reações de Substituição – SN1
Prof.ª Dra. Paula F. Moraes
Relembrando a aula passada...
• O que é um haleto de alquila?
R-X, sendo X = F, Cl, Br ou I
e R a cadeia carbônica...
nomenclatura
Classificação: 1°, 2° ou 3°
Propriedades físico-químicas
SN2
SN2
❑Quantas etapas?
1única etapa...
❑Como é a velocidade da reação?
V = K [R-X] [Nu-]
❑Como é a estereoquímica do produto?
Inversão da configuração...
Reagente é S → produto é R
Reagente é R → produto é S
Reagente é cis→ produto é trans
Reagente é trans→ produto é cis
Relembrando a aula passada...
Quais fatores influenciam a reação de SN2??? 
Relembrando a aula passada...
SN2
Substrato (R-X): metila > primário > secundário >>> terciário
Grupo de saída: I > Br > Cl >>> F
Solvente: polar aprótico
Nucleófilo: base forte (carregada negativamente)
Substituição Nucleofílica de 
Primeira Ordem
SN1
Substituição Nucleofílica Unimolecular – SN1
• Mecanismo ocorre em 3 etapas;
• A Velocidade da reação depende somente da [haleto de alquila]
• Cinética de primeira ordem, por isso, unimolecular
Substituição Nucleofílica Unimolecular – SN1
Etapa 1: etapa lenta → formação do carbocátion
Etapa 2: adição do nucleófilo (é o próprio solvente da reação → solvólise)
Substituição Nucleofílica Unimolecular – SN1
Etapa 3: Remoção do próton 
Estabilidade do Carbocátion
hiperconjugação
Fatores que influenciam uma
Reação SN1
Natureza do grupo alquila
Natureza do grupo abandonador
Solvente
Reatividade do nucleófilo
Natureza do Grupo Alquila
Estabilização do Carbocátion!!!
Reações SN1 são afetadas pelo grupo de saída ou 
grupo abandonador
Lembrar da Polarizabilidade!!!!!
*Igual à reação de SN2
Solvente Polar Prótico favorece SN1, pois estabiliza as espécies 
iônicas geradas!!!
Efeito do Solvente numa SN1
Reatividade do nucleófilo numa Reação SN1
O nucleófilo não tem efeito sobre a reação SN1!!!
Lembrar que:
• A força do nucleófilo bem como a sua concentração não influenciam a 
velocidade da reação, já que ela é UNIMOLECULAR, ou seja, depende SÓ 
da [substrato];
• ataque nucleofílico não ocorre no passo limitante→ etapa limitante é a 
formação do carbocátion. 
→ O Nucleófilo da reação é o próprio SOLVENTE!!! (solvólise)
Então, Resumindo...
SN1
Melhor substrato: terciário > secundário > primário >>> metila
Melhor Grupo de saída: I > Br > Cl >>> F
Melhor solvente: polar prótico
Melhor Nucleófilo: próprio solvente (Nucleófilo fraco) 
Estereoquímica do produto da reação: mistura racêmica (R e S)
Mapa mental do conteúdo...
SN2 SN1
1. Sobre a reação abaixo, é correto afirmar que:
a) O haleto de alquila tem carbono assimétrico e por isso reage pelo mecanismo SN2.
b) A reação ocorre com inversão de configuração parahaletos terciários.
c) Os produtos são obtidos a partir de um intermediário carbocátion aquiral levando à
formação de mistura racêmica.
d) É uma reação de solvólise na presença de água.
e) É uma reação do tipo SN2 com inversão completa de configuração.
A reação de um haleto terciário na presença de um nucleófilo fraco, como a água,
e solvente polar prótico, como o etanol, favorecem o mecanismo SN1 com
formação de carbocátion como intermediário. Apesar do haleto possuir
quiralidade com a saída do haleto, o intermediário carbocátion sp2 é aquiral. O
ataque do nucleófilo pode ocorrer por ambos os lados do carbocátion levando à
formação de uma mistura racêmica do produto
2) Os haletos de alquila são compostos orgânicos mais reativos que os hidrocarbonetos e
reagem principalmente através das reações de substituição nucleofílica. Após entender
as características físico-químicas dos haletos de alquila, podemos afirmar:
a) As ligações C-C e C-H são mais polarizadas e, consequentemente, mais fortes do que as
ligações C-X devido à alta eletronegatividade do átomo de carbono.
b) As ligações C-C e C-H são facilmente rompidas devido à pouca polarizabilidade destas
ligações, o que favorece o ataque de nucleófilos.
c) As ligações C-X são polarizadas devido à maior eletronegatividade dos halogênios em
relação ao carbono, gerando uma carga parcial positiva no carbono, o que favorece o
ataque de nucleófilos.
d) As ligações C-X são pouco polarizadas devido à maior eletronegatividade dos
halogênios em relação ao carbono, gerando uma carga parcial positiva no carbono, o que
favorece o ataque de eletrófilos.
e) Somente as ligações C-H são polarizadas e capazes de sofrer cisão heterolítica. O
carbono desta ligação apresenta alta eletrofilicidade.
Os haletos de alquila possuem halogênios substituindo hidrogênios do
hidrocarboneto. Como os halogênios (F, Cl, Br e I) são mais eletronegativos que
o carbono, a ligação carbono-halogênio fica polarizada - o átomo mais
eletronegativo atrai mais os elétrons da ligação, gerando uma carga parcial
negativa no halogênio e uma carga parcial positiva no carbono. Esta ligação C-X
polarizada facilita a aproximação e o ataque de espécies negativas ou
parcialmente negativas - chamadas de nucleófilos porque possuem atração por
espécies positivas, no caso o carbono parcialmente positivo.
Em uma reação de substituição nucleofílica do tipo SN1, qual das estruturas 
propostas abaixo representa o haleto de alquila menos estável?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
Os haletos orgânicos podem ser classificados em metílicos (halogênio ligado a
uma metila, exemplo: Cl-CH3 cloreto de metila), primários (X ligado a um carbono
primário, exemplo: Cl-CH2CH3 - cloreto de propila - composto 3), secundários (X
ligado a um carbono secundário, exemplo: 2-cloro-butano - composto 4) e
terciários (quando o halogênio está ligado a um carbono terciário, exemplo:
compostos 1,2 e 5). Considerando que a ordem de reatividade dos haletos haleto
de alquila primários são menos reativos que os secundários e terciários, o
gabarito é a letra c.
Considerando os pares de compostos a seguir, podemos afirmar sobre a reatividade para 
reações SN2:
I. 2-bromopropano ou 1-bromopropano
II. CH3OH ou CH3ONa
a) O mecanismo SN2 é favorecido para o 1-bromopropano por se tratar de um haleto
primário e o 2-bromopropano um haleto secundário.
b) O mecanismo SN1 é favorecido para o 1-bromopropano por se tratar de um haleto
secundário e o 2-bromopropano um haleto terciário.
c) As reações SN2 são favorecidas em solventes polares próticos, desta forma o etanol é o
nucléofilo de escolha para a reação.
d) Como as reações de SN2 não são influenciadas pela concentração do nucleófilo, sua
força à reação é igualmente favorecida tanto na utilização de um nucleófilo fraco como o
etanol quanto na presença de um nucleófilo forte como o etóxido de sódio.
e) Em todos os compostos, a reação é favorecida em solventes apolares.
O mecanismo SN2 é de cinética de 2º Ordem e ocorre de forma concertada.
No estado de transição, o nucleófilo ataca o haleto de alquila ao mesmo
tempo que o halogênio, grupo de saída, se desliga do composto. Por esta
característica do mecanismo, os haletos primários reagem mais facilmente,
pois não geram impedimento estérico para o ataque do nucleófilo.
Indicar qual o Nucleófilo mais forte : 
a) CH3SeCH3 ou 
-SeCH3 
b) CH3NH2 ou CH3NH
-
Considerando a reação SN2: CH3Cl + 
-OCH3→ CH3OCH3 + Cl
-
o que ocorre se 
a) trocarmos o substrato por CH3I
b) trocarmos o nucleófilo por CH3S
-
c) trocarmos o substrato por (CH3)2CHCl
Por hoje é só, pessoal!!!!