CQ232 - Aula 4 - Reações de eliminação

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<p>07/10/2024</p><p>1</p><p>Reações de Eliminação em Haletos</p><p>de Alquila - Competição entre</p><p>Eliminação e Substituição</p><p>1</p><p>CQ232 - Química Orgânica II</p><p>Prof. Dr. Claudiney Soares Cordeiro</p><p>claudiney.cordeiro@ufpr.br</p><p>2</p><p>Conteúdos</p><p>Reações E2</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>Reação E1</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p>Estereoquímica da reação E1</p><p>Eliminação E2 em substâncias cíclicas</p><p>Eliminação E1 em substâncias cíclicas</p><p>Estereoquímica de reação de substituição e eliminação</p><p>Efeito isotópico cinético</p><p>Competição entre substituição e eliminação</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p>Reações intermoleculares vs. reações intramoleculares</p><p>Bruice, P.Y. Química Orgânica, v. 1. Pearson Prentice Hall. 4ª ed. São Paulo, 2006. pág. 396-432.</p><p>Reações de Eliminação em Haletos de Alquila -</p><p>Competição entre Eliminação e Substituição</p><p>07/10/2024</p><p>2</p><p> Na eliminação de um haleto de alquila, o halogênio e um próton são removidos de</p><p>carbonos adjacentes, formando uma ligação dupla.</p><p>3</p><p>nova ligação</p><p>duplaO produto de uma reação</p><p>de eliminação é um alceno.</p><p>Introdução</p><p> Assim como há duas substituições importantes (SN1 e SN2), há duas eliminações</p><p>importantes (E1 e E2).</p><p>4</p><p>Velocidade = k[haleto de alquila][base]</p><p>Reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>3</p><p> A lei da velocidade diz que o haleto de alquila e a base estão envolvidos na etapa</p><p>determinante da velocidade da reação.</p><p>5</p><p>um próton é</p><p>removido</p><p>Br- é eliminado</p><p>✓ A reação E2 é concertada, isto é, a reação ocorre em uma única etapa.</p><p>✓ O próton e o íon Br- são removidos ao mesmo tempo. Nenhum</p><p>intermediário é formado.</p><p>✓ A remoção do próton e do íon haleto é chamada de</p><p>desidroalogenação.</p><p>Reação E2</p><p> O carbono ligado ao halogênio é chamado de carbono  e, o carbono adjacente é</p><p>chamado de carbono .</p><p>6</p><p>carbono </p><p>carbono </p><p>base</p><p>mais reativo menos reativo</p><p>A reação de eliminação é chamada</p><p>às vezes de reação de eliminação . Quanto mais fraca</p><p>é a base, melhor</p><p>ela é como grupo</p><p>de saída.</p><p>Reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>4</p><p>7</p><p>Hiperconjugação</p><p> O orbital antiligante * vazio pode interagir com os</p><p>orbitais preenchidos de ligações paralelas C-H e C-C.</p><p>O aumento da substituição</p><p>possibilita que mais orbitais</p><p> C-H e C-C interajam com</p><p>os orbitais *.</p><p>Sem ligações C-H que</p><p>estejam paralelas ao *.</p><p>Carbocátion estabilizado</p><p>por hiperconjugação.</p><p>Reação E2</p><p> A reação do 2-bromobutano com uma base leva a dois produtos de eliminação.</p><p> O 2-bromopropano possui dois carbonos  quimicamente equivalentes.</p><p>8</p><p>carbonos </p><p>2-bromopropano</p><p>propeno</p><p>carbonos </p><p>2-bromobutano</p><p>2-buteno</p><p>80 % - mistura E e Z</p><p>1-buteno</p><p>20 %</p><p>Reação regiosseletiva.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>5</p><p> Qualquer fator que estabilize o alceno vai estabilizar também o estado de transição.</p><p>9</p><p>Progresso da reação</p><p>E</p><p>ne</p><p>rg</p><p>ia</p><p>li</p><p>vr</p><p>e</p><p>2-bromobutano + CH3O</p><p>-</p><p>1-buteno + Br- + CH3O</p><p>-</p><p>2-buteno + Br- + CH3O</p><p>-</p><p>mais</p><p>estável</p><p>menos</p><p>estável</p><p>Será formado em maior quantidade o alceno mais estável.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p> Regra de Zaitsev – Será formado o alceno mais substituído quando um próton for</p><p>removido do carbono  que estiver ligado ao menor número de hidrogênios.</p><p>10</p><p>2 hidrogênios  3 hidrogênios  dissubstituído monossubstituído</p><p>2-cloropentano 2-penteno</p><p>67 %</p><p>(mistura E e Z)</p><p>1-penteno</p><p>33 %</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>6</p><p>11</p><p> Velocidades relativas de haletos de alquila em uma reação E2:</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>haleto terciário > haleto de alquila secundário > haleto de alquila primário</p><p>três substituintes alquila dois substituintes alquila um substituinte alquila</p><p>A reatividade dos haletos de alquila está relacionada à estabilidade dos</p><p>alcenos formados na desidroalogenação.</p><p> Nem sempre o alceno mais substituído é o mais estável.</p><p>12</p><p>4-cloro-5- metil1-hexeno</p><p>5-metil-1,3-hexadieno</p><p>um dieno conjugado</p><p>(produto majoritário)</p><p>5-metil-1,4-hexadieno</p><p>um dieno isolado</p><p>(produto minoritário)</p><p>2-bromo-3-metil-</p><p>1-fenilbutano</p><p>3-metil-1-fenil-1-buteno</p><p>a ligação dupla está</p><p>conjugada com o anel</p><p>benzênico</p><p>(produto majoritário)</p><p>3-metil-1-fenil-2-buteno</p><p>a ligação dupla não está</p><p>conjugada com o anel</p><p>benzênico</p><p>(produto minoritário)</p><p>O alceno conjugado é o mais estável,</p><p>embora não seja o mais substituído.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>7</p><p> Em algumas reações de eliminação, o alceno menos substituído é o produto principal.</p><p>13</p><p>aproximação ao hidrogênio é</p><p>estericamente impedida base volumosa</p><p>2-bromo-2-metilbutano íon t-butóxido 2-metil-2-buteno</p><p>28 %</p><p>2-metil-1-buteno</p><p>72 %</p><p>A base remove preferencialmente o hidrogênio mais acessível.</p><p>O alceno menos substituído é</p><p>formado em maior quantidade.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>14</p><p>Base Produto mais</p><p>substituído</p><p>Produto menos</p><p>substituído</p><p>2-bromo-2,3-dimetilbutano 2,3-dimetil-2-buteno 2,3-dimetil-1-buteno</p><p>A porcentagem do alceno</p><p>menos substituído aumenta</p><p>com o tamanho da base.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>8</p><p> Se um haleto de alquila não for impedido estericamente e a base for apenas</p><p>moderadamente impedida, o produto majoritário ainda será o produto mais estável.</p><p>15</p><p>2-buteno</p><p>79 %</p><p>1-buteno</p><p>21 %</p><p>2-iodobutano íon t-butóxido</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p> O produto majoritário de uma desidroalogenação E2 de cloretos, brometos e iodetos</p><p>de alquila corresponderem normalmente ao alceno mais substituído.</p><p>16</p><p>Grupo de saída Ácido conjugado</p><p>Produto mais substituído Produto menos substituído</p><p>2-hexeno</p><p>(mistura E e Z)</p><p>1-hexeno</p><p>O produto majoritário da desidroalogenação E2 de</p><p>fluoretos de alquila é o alceno menos substituído.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>9</p><p>17</p><p>Quando um hidrogênio e um cloro, bromo ou iodo são eliminados de um haleto de</p><p>alquila, o halogênio começa a sair assim que a base inicia a remoção do próton. O</p><p>estado de transição se assemelha mais a um alceno do que a um carbânion.</p><p>Como o fluoreto é a base mais forte entre os halogênios, é o pior grupo de saída.</p><p>Quando a base começa a remover um próton no fluoreto de alquila, existe menor</p><p>tendência do flúor em sair. Com isso, desenvolve-se uma carga negativa no carbono.</p><p>Neste caso o estado de transição se assemelha mais a um carbânion do que a um</p><p>alceno.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>18</p><p>estado de transição mais</p><p>parecido com um carbânion</p><p>menos</p><p>estável</p><p>mais</p><p>estável</p><p>carbânion</p><p>terciário</p><p>carbânion</p><p>secundário</p><p>carbânion</p><p>primário</p><p>carbânion</p><p>metílico</p><p>Ordem de estabilidade de carbânions.</p><p>O estado de transição que leva ao 1-penteno é mais estável</p><p>do que o estado de transição que leva ao 2-penteno.</p><p>Regiosseletividade da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>10</p><p> O segundo tipo de eliminação que os haletos de alquila podem sofrer é uma</p><p>eliminação E1.</p><p>19</p><p>brometo de t-butila metil-propeno</p><p>Velocidade = k[haleto de alquila]</p><p>Reação E1</p><p> Sendo a reação de primeira ordem, somente o haleto de alquila está envolvido na</p><p>etapa determinante da velocidade.</p><p>20</p><p>o haleto de alquila se</p><p>dissocia, formando</p><p>um carbocátion</p><p>a base remove um</p><p>próton do carbono </p><p>lento rápido</p><p>Reação E1</p><p>07/10/2024</p><p>11</p><p>21</p><p> Considerando que o pKa do etano é 50, como uma base fraca como a água</p><p>consegue retirar prótons da ligação C-H na reação anterior?</p><p>a carga positiva</p><p>retiradora de elétrons</p><p>diminui seu pKa</p><p>hiperconjugação</p><p>✓ O pKa é reduzido pela carga positiva do carbono, que aceita os elétrons deixados</p><p>pela remoção do próton do carbono adjacente.</p><p>✓ O carbono adjacente ao carbono carregado compartilha a carga positiva por</p><p>hiperconjugação. Os elétrons σ da ligação adjacente se estendem ao orbital p vazio.</p><p>Reação E1</p><p> Quando é possível a formação de mais de um alceno, o alceno mais estável se</p><p>formará em maior quantidade (regra de Zaitsev).</p><p>22</p><p>2-cloro-2-metil-butano</p><p>2-metil-2-buteno</p><p>(produto majoritário)</p><p>2-metil-1-buteno</p><p>(produto minoritário)</p><p>Progresso da reação</p><p>E</p><p>ne</p><p>rg</p><p>ia</p><p>li</p><p>vr</p><p>e</p><p>Reação E1</p><p>07/10/2024</p><p>12</p><p>23</p><p> A ordem de reatividade dos haletos de alquila na reação E1 é a mesma da</p><p>estabilidade relativa dos carbocátions.</p><p>CH2</p><p>+</p><p>CH</p><p>CH2</p><p>CH2</p><p>+</p><p>CH3</p><p>+</p><p>CH2</p><p>+</p><p>CH3</p><p>CH3</p><p>CH</p><p>+</p><p>CH3</p><p>CH3</p><p>C</p><p>+</p><p>CH3</p><p>CH3</p><p>~ > > > ></p><p>alílico benzílico metílicoprimáriosecundárioterciário</p><p> As bases fracas são melhores grupos de saída.</p><p>mais reativo menos reativo</p><p>Reação E1</p><p> Como na reação E1 há formação de carbocátion, o esqueleto carbônico pode</p><p>rearranjar.</p><p>24</p><p>carbocátion secundário</p><p>carbocátion secundário carbocátion secundário alílico</p><p>carbocátion terciário benzílico3-cloro-2-metil-</p><p>2-fenilbutano</p><p>2-metil-3-fenil-</p><p>1-buteno</p><p>5-bromo-2-hepteno</p><p>2,4-heptadieno</p><p>Reação E1</p><p>07/10/2024</p><p>13</p><p>25</p><p>✓ Os haletos de alquila primários sofrem apenas reações E2. Estes não reagem</p><p>pelo mecanismo E1 devido a dificuldade de formação do carbocátion primário.</p><p>✓ Os haletos de alquila secundários e terciários podem reagir tanto pelo</p><p>mecanismo E1 quanto pelo mecanismo E2.</p><p>A reação E2 é favorecida pelos</p><p>mesmos fatores que favorecem a SN2.</p><p>Alta concentração de base forte,</p><p>solvente aprótico (DMSO ou DMF).</p><p>A reação E1 é favorecida pelos</p><p>mesmos fatores que favorecem a SN1.</p><p>Base fraca, solvente polar prótico</p><p>(H2O ou ROH).</p><p>Competição entre as reação E2 e E1</p><p> A reação E2 é concertada.</p><p> As ligações C-H e C-X devem estar no mesmo plano.</p><p>26</p><p>Os substituintes estão sinperiplanar Os substituintes estão antiperiplanar</p><p>A reação sin é mais lenta. As</p><p>moléculas precisam estar eclipsadas</p><p>(estado de maior energia potencial).</p><p>A eliminação anti é favorecida. As</p><p>moléculas devem estar alternadas</p><p>(estado de menor energia potencial).</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>14</p><p> A projeção em cavalete mostra que, na eliminação sin, os elétrons da ligação C-H se</p><p>movem para frente do carbono ligado a X.</p><p> Na eliminação anti, os elétrons da ligação C-H se movem para trás do carbono</p><p>ligado a X. O ataque por trás proporciona melhor sobreposição de orbitais.</p><p>27</p><p>eliminação sin eliminação anti</p><p>ataque pelo lado da frente ataque pelo lado de trás</p><p>A eliminação anti evita a repulsão da base rica em elétrons quando ela está do mesmo lado</p><p>do íon haleto de saída, também rico em elétrons.</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p> A reação E2 é regiosseletiva.</p><p>28</p><p>2-penteno</p><p>mistura E e Z</p><p>(produto majoritário)</p><p>1-penteno</p><p>(produto minoritário)</p><p> A reação E2 também é estereosseletiva.</p><p>(E)-2-penteno</p><p>41 %</p><p>(Z)-2-penteno</p><p>14 %</p><p>Um isômero constitucional é formado</p><p>em maior quantidade que o outro.</p><p>Maior quantidade de um</p><p>estereoisômero é formada.</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>15</p><p> Quando dois hidrogênios estão ligados a um carbono β, o produto majoritário é o</p><p>alceno com os substituintes mais volumosos em lados opostos da ligação dupla.</p><p>29</p><p>Br e H</p><p>estão anti</p><p>(E)-2-penteno</p><p>mais estável</p><p>(Z)-2-penteno</p><p>menos estável</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p>30</p><p>Progresso da reação</p><p>E</p><p>ne</p><p>rg</p><p>ia</p><p>li</p><p>vr</p><p>e</p><p>2-bromopentano (Z)-2-penteno</p><p>(E)-2-penteno</p><p> Quando dois hidrogênios estão ligados a um carbono β, o produto majoritário é o</p><p>alceno com os substituintes mais volumosos em lados opostos da ligação dupla.</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>16</p><p> Os alcenos com grupos mais volumosos no mesmo lado da ligação dupla são menos</p><p>estáveis.</p><p>31</p><p>interação das nuvens eletrônicas</p><p>provocam impedimento estérico</p><p>(E)-2-penteno</p><p>mais estável</p><p>(Z)-2-penteno</p><p>menos estável</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p> Quando apenas um hidrogênio está ligado ao carbono β, o produto majoritário</p><p>depende da estrutura do alceno.</p><p>32</p><p>(2S,3S)-2-bromo-3-fenilbutano</p><p>(2S,3R)-2-bromo-3-fenilbutano</p><p>(E)-2-fenil-2-buteno</p><p>(Z)-2-fenil-2-buteno</p><p>Estereoquímica da reação E2</p><p>07/10/2024</p><p>17</p><p> Ambas as eliminações sin e anti podem ocorrer.</p><p>33</p><p>o carbono  tem</p><p>dois hidrogênios</p><p>o carbono  tem um</p><p>hidrogênio</p><p>(E)-3,4-dimetil-3-hexeno</p><p>produto majoritário</p><p>(Z)-3,4-dimetil-3-hexeno</p><p>produto minoritário</p><p>(E)-2-buteno</p><p>produto majoritário</p><p>(Z) -2-buteno</p><p>produto minoritário</p><p>Os produtos E e Z são formados, independentemente de o carbono</p><p> do qual o próton é removido estar ligado a um ou dois hidrogênios.</p><p>A reação E1 ocorre</p><p>em duas etapas.</p><p>A reação E2 forma ambos os produtos E e Z somente se, o carbono  do qual o próton for</p><p>removido, estiver ligado a dois hidrogênios.</p><p>Estereoquímica da reação E1</p><p> Para alcançar a eliminação antiperiplanar (preferida em E2), os dois grupos</p><p>eliminados em uma substância cíclica devem estar em relação trans.</p><p>34</p><p>os grupos a</p><p>serem eliminados</p><p>devem ser trans</p><p>os grupos a serem eliminados</p><p>devem estar em posições axiais</p><p>Eliminação E2 em substâncias cíclicas</p><p>07/10/2024</p><p>18</p><p>35</p><p>Eliminação E2 em substâncias cíclicas</p><p>equatorial</p><p>axial</p><p>axial</p><p>mais estável menos estável</p><p>-</p><p>OH</p><p>condições E2</p><p>-</p><p>OH</p><p>condições E2</p><p>não há reação</p><p>A velocidade da reação é afetada pela estabilidade do confôrmero que reage.</p><p>A constante de velocidade da reação é dada por k´keq.</p><p> O confôrmero mais estável do clorociclo-hexano não reage em uma reação E2, pois</p><p>o cloro está na posição equatorial.</p><p> O cloreto de neomentila sofre uma reação E2 com íon etóxido cerca de 200 vezes</p><p>mais rápido do que o cloreto de mentila.</p><p>36</p><p>mais estável menos estável</p><p>condições E2</p><p>cloreto de neomentila</p><p>Eliminação E2 em substâncias cíclicas</p><p>07/10/2024</p><p>19</p><p> Observe que somente um hidrogênio  está na posição axial</p><p>37</p><p>mais estável</p><p>condições E2</p><p>Cloreto de mentila</p><p>menos estável</p><p>O hidrogênio  que sofre eliminação deve estar</p><p>em posição antiperiplanar em relação ao cloro.</p><p>Eliminação E2 em substâncias cíclicas</p><p> Em uma reação E1, os dois grupos eliminados não precisam estar em posição axial,</p><p>pois a reação não é concertada.</p><p>38</p><p>não está na</p><p>posição</p><p>equatorial</p><p>condições E1</p><p>Eliminação E1 em substâncias cíclicas</p><p>07/10/2024</p><p>20</p><p> Como ocorre a formação de um carbocátion, é necessário considerar a possibilidade</p><p>de rearranjo.</p><p>39</p><p>carbocátion secundário</p><p>carbocátion terciário</p><p>condições E1</p><p>Eliminação E1 em substâncias cíclicas</p><p>40</p><p>Mecanismo Produtos</p><p>SN1 Ambos os estereoisômeros (R e S) são formados, com mais</p><p>inversão do que retenção.</p><p>E1 Os estereoisômeros E e Z são formados, com a maior</p><p>quantidade de estereoisômeros tendo grupos volumosos de</p><p>cada carbono em lados opostos da ligação dupla.</p><p>SN2 Somente o produto de inversão é formado.</p><p>E2 Os estereoisômeros E e Z são formados, com maior quantidade</p><p>do que possui grupos volumosos em lados opostos da ligação</p><p>dupla. Se o carbono β do reagente estiver ligado a apenas um</p><p>hidrogênio, apenas um estereoisômero é formado, com</p><p>configuração dependendo da do reagente.</p><p>Estereoquímica de reações de substituição e eliminação</p><p>07/10/2024</p><p>21</p><p> A ligação C-D é 1,2 kcal/mol (5 kJ/mol) mais forte que a ligação C-H.</p><p> Considere as reações abaixo, onde as ligações C-H e C-D são rompidas.</p><p>41</p><p>Como o efeito isotópico cinético é maior que a unidade para a reação, sabemos</p><p>que a ligação C-H (ou C-D) está envolvida na etapa limitante da velocidade.</p><p>Efeito isotópico cinético</p><p>42</p><p>Competição entre substituição e eliminação</p><p> Os haletos de alquila reagem mediante</p><p>quatro tipos de reações: SN2, SN1, E2, E1.</p><p>✓ Condições que favorecem a reação</p><p>SN2 também favorecem a reação E2 e;</p><p>✓ Condições que favorecem a reação</p><p>SN1 também favorecem a reação E1.</p><p> Os carbocátions primários são muito instáveis para serem formados, portanto, os</p><p>haletos de alquila primários não reagem por SN1/E1.</p><p> Dependendo das condições, haletos secundários e terciários podem reagir por</p><p>mecanismos SN1/E1 ou SN2/E2.</p><p>Após decidir se as condições favorecem SN1/E1 ou SN2/E2, é preciso ainda decidir quanto</p><p>do produto será de substituição e quanto será de eliminação.</p><p>Quais condições</p><p>favorecem determinado</p><p>mecanismo?</p><p>07/10/2024</p><p>22</p><p> As reações SN2/E2 são favorecidas por uma alta concentração de um bom</p><p>nucleófilo/base forte.</p><p>43</p><p>Condições SN2/E2</p><p>produto de</p><p>substituição</p><p>produto de</p><p>eliminação</p><p>as duas reações</p><p>competem entre si</p><p>As espécies carregadas negativamente podem agir como nucleófilo e atacar</p><p>pelo lado de trás do carbono  para formar um produto de substituição.</p><p>Ou podem agir como base e remover um</p><p>hidrogênio , levando a um produto de eliminação.</p><p></p><p>Os haletos de alquila primários são mais reativos em reações SN2 e menos reativos</p><p>em reações E2.</p><p>44</p><p>Reatividades relativas de haletos de alquila</p><p>Em uma reação SN2: 1º > 2º > 3º Em uma reação SN1: 3º > 2º > 1º</p><p>Em uma reação E2: 3º > 2º > 1º Em uma reação E1: 3º > 2º > 1º</p><p>um haleto de</p><p>alquila primário</p><p>brometo de propila Metilpropil-éter</p><p>90 %</p><p>propeno</p><p>10 %</p><p>O haleto primário forma principalmente produto de substituição</p><p>em condições que favorecem as reações SN2/E2.</p><p>Condições SN2/E2</p><p>07/10/2024</p><p>23</p><p> Se um haleto de alquila primário e/ou nucleófilo/base estiver impedido estericamente,</p><p>o nucleófilo terá maior dificuldade de atingir o lado de trás do carbono , assim a</p><p>eliminação vencerá a substituição.</p><p>45</p><p>o haleto de alquila primário está impedido estericamente</p><p>o nucleófilo está impedido estericamente</p><p>1-bromo-2-metilpropano</p><p>Éter-isobutilmetílico</p><p>40 %</p><p>2-metilpropeno</p><p>60 %</p><p>1-bromopentano Éter-t-butilpentílico</p><p>15 %</p><p>1-penteno</p><p>85 %</p><p>Condições SN2/E2</p><p> Um haleto secundário pode formar tanto reações de substituição quanto eliminação</p><p>em um mecanismo SN2/E2.</p><p> As quantidades relativas dos dois produtos dependem da força da base e do volume</p><p>do nucleófilo/base.</p><p>46</p><p>Quanto forte e volumosa a base, maior a porcentagem do produto de eliminação.</p><p>Condições SN2/E2</p><p>07/10/2024</p><p>24</p><p>47</p><p>Condições SN2/E2</p><p>uma base fraca favorece o</p><p>produto de substituição</p><p>uma base forte favorece o</p><p>produto de eliminação</p><p>haleto de alquila</p><p>secundário</p><p>2-cloropropano 2-etóxipropano</p><p>25 %</p><p>propeno</p><p>75 %</p><p>íon etóxido</p><p>2-cloropropano</p><p>acetato de isopropila</p><p>100 %</p><p>íon acetato</p><p>ácido acético</p><p>A porcentagem de produto de eliminação (primeira reação) poderia ser aumentada caso o íon</p><p>volumoso t-butóxido fosse usado no lugar do íon etóxido.</p><p>Quanto mais forte e volumosa a base, maior a porcentagem do produto de eliminação.</p><p> Um haleto de alquila terciário é o menos reativo em SN2 e o mais reativo em E2,</p><p>formando apenas o produto de eliminação sob condições SN2/E2.</p><p>48</p><p>haleto de alquila</p><p>terciário</p><p>Condições SN2/E2</p><p>07/10/2024</p><p>25</p><p> Nas reações SN1/E1, o haleto de alquila se dissocia para formar um carbocátion, que</p><p>pode se combinar com o nucleófilo para gerar o produto de substituição ou perder um</p><p>próton para produzir o produto de eliminação.</p><p>49</p><p>substituição</p><p>eliminação</p><p>Os haletos de alquila têm a mesma ordem de reatividade nas reações SN1 e E1, pois ambas</p><p>apresentam a mesma etapa limitante da velocidade: a dissociação do haleto de alquila.</p><p>Condições SN1/E1</p><p> Sumário de produtos esperados nas reações de substituição e eliminação</p><p>50</p><p>Classe de haleto</p><p>de alquila</p><p>SN2 versus E2 SN1 versus E1</p><p>Haleto de alquila</p><p>primário</p><p>Predomina a substituição, a menos que haja</p><p>impedimento estérico no haleto de alquila ou no</p><p>nucleófilo, favorecendo a eliminação.</p><p>Não pode sofrer reações</p><p>SN1/E1.</p><p>Haleto de alquila</p><p>secundário</p><p>A substituição e a eliminação ocorrem; quanto</p><p>mais forte e volumosa a base, maior a</p><p>porcentagem de eliminação.</p><p>Tanto substituição quanto</p><p>eliminação.</p><p>Haleto de alquila</p><p>terciário</p><p>Somente eliminação. Tanto substituição quanto</p><p>eliminação.</p><p>Eliminação vs. Substituição</p><p>07/10/2024</p><p>26</p><p> A síntese de éteres por substituição nucleofílica, descoberta por Williamson em 1850,</p><p>continua sendo uma das melhores maneiras de sintetizar éteres.</p><p>51</p><p>haleto de</p><p>alquila</p><p>íon alcóxido éter</p><p>O íon alcóxido é preparado utilizando Na° ou NaH para remover o próton do álcool.</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p> Para sintetizar o éter butilpropílico, pode-se usar tanto um haleto de propila com o íon</p><p>butóxido quanto um haleto de butila com o íon propóxido.</p><p>52</p><p>brometo de propila íon butóxido</p><p>brometo de butila íon propóxido</p><p>éter butilpropílico</p><p>éter butilpropílico</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p>07/10/2024</p><p>27</p><p>53</p><p> Porém, para sintetizar o éter t-butil-etílico, os materiais de partida devem ser um</p><p>haleto de etila e um íon t-butóxido.</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p>brometo de etila íon terc-butóxido éter terc-butil-etílico</p><p>brometo de terc-butilaíon etóxido</p><p>eteno</p><p>2-metilpropeno</p><p>Em uma síntese de éter de Williamson, o grupo alquila menos impedido deve ser oriundo</p><p>do haleto de alquila e o grupo mais impedido do íon alcóxido.</p><p>A utilização de um haleto de t-butila e o íon etóxido iria</p><p>favorecer produtos de eliminação e pouco ou nada de éter.</p><p>54</p><p> A síntese de alcinos pode ser realizada pela reação SN2 do íon acetileto com um</p><p>haleto de alquila.</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p>Nesta síntese é preciso usar haletos de alquila primários ou metílicos para favorecer o</p><p>produto de substituição.</p><p>Haletos terciários dariam principalmente produtos de eliminação.</p><p>Haletos secundários resultariam em produtos de substituição, mas os principais seriam</p><p>de eliminação, pois o íon acetileto é uma base muito forte.</p><p>07/10/2024</p><p>28</p><p>55</p><p> Para sintetizar um alceno, escolha um haleto de alquila mais impedido para</p><p>maximizar a formação do produto de eliminação e minimizar a obtenção do produto</p><p>de substituição.</p><p>2-bromopropano produto minoritárioproduto majoritário</p><p>2-bromopropano produto minoritário produto majoritário</p><p>A produção de alceno poderia ser aumentada ainda mais pelo uso de uma base</p><p>estericamente impedida, como o íon t-butóxido.</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p>56</p><p> Para sintetizar o 2-metil-2-buteno a partir do 2-bromo-2-metilbutano, utiliza-se a</p><p>condição SN2/E2 (alta concentração de –OH em solvente polar aprótico), pois o</p><p>haleto terciário produz apenas o produto de eliminação.</p><p>Reações de substituição e eliminação em síntese</p><p>2-bromo-2-metilbutano</p><p>2-metil-2-buteno</p><p>2-metil-2-butanol</p><p>condições</p><p>SN2/E2</p><p>condições</p><p>SN1/E1</p><p>Se a condição fosse SN1/E1 (baixa concentração de –OH em água),</p><p>ambos os produtos de substituição e eliminação seriam obtidos.</p><p>07/10/2024</p><p>29</p><p>57</p><p> Os dialetos de alquila podem reagir segundo duas eliminações consecutivas.</p><p>Reações de eliminação consecutivas</p><p>3,5-dicloro-2,6-dimetil-heptano 5-cloro-2,6-dimetil-2-hepteno</p><p>2,6-dimetil-2,4-heptadieno</p><p>A regra de Zaitsev presume o produto mais estável da primeira desidrogenação, mas não o</p><p>produto mais estável da segunda.</p><p>A razão da falha na regra de Zaitsev na segunda reação é que um dieno conjugado é mais</p><p>estável que um dieno isolado.</p><p>58</p><p> Se os dois halogênios estiverem no mesmo carbono (dialetos geminais) ou em</p><p>carbonos adjacentes (dialetos vicinais), duas desidroalogenações E2 consecutivas</p><p>podem formar uma ligação tripla.</p><p>dibrometo geminal</p><p>dicloreto vicinal</p><p>brometo vinílico</p><p>cloreto vinílico</p><p>alcino</p><p>alcino</p><p>É desta forma que os alcinos</p><p>são normalmente sintetizados.</p><p>Os haleto vinílicos são pouco reativos. Desta forma, uma base muito forte, como o –NH2, é</p><p>necessária na segunda eliminação. Se uma base fraca como o –OH for usada a temperatura</p><p>ambiente, a reação vai parar no haleto vinílico e o alcino não será formado.</p><p>Reações de eliminação consecutivas</p><p>07/10/2024</p><p>30</p><p>59</p><p> Como um dialeto vicinal é formado de uma reação de um alceno com Br2 ou Cl2,</p><p>acabamos de ver como podemos converter uma ligação dupla em uma ligação tripla.</p><p>2-buteno 2-butino</p><p>Reações de eliminação consecutivas</p><p>60</p><p> Se dois grupos funcionais em uma mesma molécula forem capazes de reagir, podem</p><p>ocorrer dois tipos de reações, intermoleculares ou intramoleculares.</p><p>Reações intermoleculares vs. intramoleculares</p><p>reação intermolecular</p><p>reação intramolecular</p><p>Baixa concentração de reagentes favorece a reação intramolecular porque os dois grupos</p><p>funcionais têm mais chances de se encontrar se estiverem na mesma molécula.</p><p>A reação mais provável de acontecer</p><p>depende da concentração da molécula</p><p>bifuncional e do tamanho do anel que</p><p>será formado na reação intramolecular.</p><p>Alta concentração de reagentes ajuda a compensar a vantagem ganha ao ficarem limitados,</p><p>favorece a reação intermolecular.</p><p>07/10/2024</p><p>31</p><p>61</p><p> A vantagem de uma reação intramolecular sobre uma reação intermolecular depende</p><p>do anel que é formado, isto é, do comprimento</p><p>da amarração.</p><p>Reações intermoleculares vs. intramoleculares</p><p>Anéis de três e quatro membros são</p><p>mais tencionados e mais difíceis de</p><p>se formar.</p><p>Se a reação intramolecular forma um anel de cinco ou seis membros, ela será altamente</p><p>favorável sobre uma reação intermolecular porque anéis de cinco e seis membros são estáveis</p><p>e, portanto, facilmente formados.</p><p>A energia de ativação mais alta da</p><p>formação destes anéis de 3 e 4</p><p>membros cancela alguma vantagem</p><p>ganha ao estarem amarrados em</p><p>uma mesma molécula.</p><p>62</p><p> As substâncias com anéis de três membros se formam mais facilmente que as</p><p>substâncias com anéis de quatro membros.</p><p>uma ligação C-C</p><p>pode girar</p><p>duas ligações C-C</p><p>podem girar</p><p>Moléculas que possam formar anéis de</p><p>três membros estão mais aptas a terem</p><p>seus grupos reagentes na conformação</p><p>necessária para a reação.</p><p>A probabilidade de grupos reagentes se encontrarem diminui drasticamente quando os</p><p>grupos estão em substâncias que formariam anéis de sete ou mais membros.</p><p>Reações intermoleculares vs. intramoleculares</p><p>07/10/2024</p><p>32</p><p>Palavras-Chave e Conceitos</p><p> Carbocátion</p><p> Efeito estérico</p><p> Efeitos do solvente</p><p> Estado de transição</p><p> Grupo abandonador (grupo de saída)</p><p> Impedimento estérico</p><p> Inversão de configuração</p><p> Nucleófilo</p><p> Racemização</p><p> Reação de eliminação</p><p> Reação de substituição nucleofílica</p><p> Reação E1</p><p> Reação E2</p><p> Reação SN1</p><p> Reação SN2</p><p> Solvente aprótico</p><p> Solvente prótico</p><p> Solvólise</p><p> Substrato</p><p>63</p>