Haletos_de_Alquila_Substituição_e_eliminação

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HALETOS DE ALQUILA 
Substituição Nucleofílica e 
 Reações de Eliminação de Haletos de 
Alquila 
2 
HO- + R X ROH + X
-
haleto de alquila
grupo de saída
nucleófilo
SN2
Ex: CH3Cl + HO
- 60 
oC
H2O
CH3OH + Cl
-
V  [CH3Cl] [HO
-
]
V= k [CH3Cl] [HO
-
]
3 
C Cl
H
H
H
HO-
C
H
ClHO
H
H
Estado de transição
HO C
H
H
H
(caráter pentavalente)
4 
Um substituinte volumoso no haleto de alquila reduz a 
sua reatividade: impedimento estérico 
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. 
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. 
 
Nucleofilicidade é medida pela constante de 
velocidade (k). 
DIFERENTEMENTE 
Basicidade é a medida da facilidade com que uma 
substância (uma base) compartilha seu par de 
elétrons livre com um próton. 
Basicidade é medida pela constante de dissociação 
ácida (Ka). 
Quando comparamos as moléculas com o mesmo 
átomo que ataca, 
base mais forte, 
melhor nucleófilo 
base mais fraca, 
nucleófilo pobre 
OH– > H2O 
CH3O
– > CH3OH 
–NH2 > NH3 
CH3CH2NH
– > CH3CH2NH2 
10 
Estereoquímica da SN2 
HO- + C
CH3
BrH
C6H13
SN2
CHO
H CH3
Br
C6H13
C
HO
CH3
H
C6H13
(R)-(-)-2-bromooctano (S)-(+)-2-Octanol
α25D = -34,25
o 
α25D = + 9,90
 
11 
A Reação de SN1 
• Substituição Nucleofílica Unimolecular 
 
Ex.: (H3C)3C-Cl + H2O (H3C)3C-OH + Cl- + H3O+ 
 
 
 V = K[(CH3)3CCl] 
acetona 
12 
Mecanismo 
C
CH3
CH3
H3C ClI)
Etapa lenta
Determinante da velocidade da reação
C
CH3
CH3
H3C +
Intermediário
(carbocátion)
Cl-
C
CH3
CH3
H3C OH2
rápido
C
CH3
CH3
H3C OH2II)
C
CH3
CH3
H3C O
H
H
H2O
rápido
C
CH3
CH3
H3C OH H3O
+
III)
13 
Diagrama de energia livre para reação S
N
1 
E
n
e
r
g
ia
 l
iv
r
e
 
14 
Estereoquímica da SN1 
C
H3CH2CH2C
H3C
H3CH2C
Br
H2O
acetona
C
H3CH2CH2C
H3C
H3CH2C
OH CHO
CH2CH2CH3
CH3
CH2CH3
( S )-Metil-3-hexanol ( R )-Metil-3-hexanol
15 
C
CH3
H3C CH3
H2O OH2
H+ H+
C
CH3
CH3
CH3
OH
C
CH3
HO
CH3
CH3
planar
( R ) ( S )
inversão retenção
racemização
16 
C
HH13C6
CH3
H2O
X-
a b
a b
CHO H
C6H13
CH3
CH OH
C6H13
CH3
retençãoinversão
(predomina)
17 
R-X → R+ X- → R+//X- → R+ + X- 
Par iônico 
íntimo 
Par iônico 
separado por 
solvente 
Íons livres 
SN1 = racemização 
 
SN2 = inversão de configuração 
18 
Fatores que afetam as reações S
N
1 e 
S
N
2 
1. Estrutura do substrato 
2. Concentração e reatividade do nucleófilo 
3. Efeito do solvente 
4. Natureza do grupo de saída 
19 
1. Efeito do substrato 
metila > primário > secundário > terciário 
S
N
2 
terciário > secundário > primário > metila 
S
N
1 
 Impedimento estérico 
 Estabilidade do carbocátion 
20 
 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. 
 
Ex: H2O; RO
- é um nucleófilo melhor que ROH 
 
Se a reação é realizada em fase gasosa, as bases mais 
fortes são os melhores nucleófilos 
3. Efeito do solvente na SN2 
22 
3. Efeito do solvente na SN2 
 Solventes polares próticos e solventes apróticos 
Entretanto, o fluoreto é um melhor nucleófilo em 
solvente apolar. 
É mais fácil quebrar interações íon–dipolo entre uma 
base fraca e o solvente do que entre uma base forte e o 
solvente. 
24 
CH N
CH3
CH3
O
N,N-Dimetilformamida (DMF)
H3C S
O
CH3
Dimetilsulfóxido (DMSO)
H3C C
O
N
CH3
CH3
Dimetilacetamida (DMA)
[(CH3)2N]3P O
Hexametilfosforicotriamida (HMPT)
Também, solventes polares apróticos, como o DMSO e 
DMF, facilitam a reação de substâncias orgânicas, pois 
solvatam cátions. 
25 
Na+
O
S
H3C
CH3
O
S
H3C CH3
OS
H3C
H3C
O S
CH3
CH3
26 
Em DMSO a ordem de reatividade dos íons 
haletos segue a basicidade: 
 
F -  Cl -  Br -  I- 
 
O oposto ocorre em água: 
I-  Br -  Cl -  F - 
 
SN2 : A velocidade de reação é maior em solventes 
polares apróticos. 
 
27 
(H3C)CCl etapa
 lentareagente
[(H3C3)C Cl]
Separação de cargas 
se desenvolvendo
(H3C)3C
+ Cl
-
Intermediário, quanto mais 
solvatado mais estabilizado
Na SN1, o solvente polar prótico é desejável, pois 
aumenta a ionização na etapa lenta da reação 
solvatando o carbocátion e o grupo de saída. 
28 
4. A natureza do grupo de saída 
 Grupo de saída: 
o mesmo efeito para SN1 e SN2; o melhor 
grupo de saída será sempre uma base fraca. 
29 
SN1 versus SN2 
 
SN1 → substrato que forma carbocátion 
estável, uso de nucleófilo fraco e solvente 
polar prótico. 
 
SN2 → substrato desempedido, bom 
nucleófilo (alta concentração), solvente polar 
aprótico. 
30 
 Ordem de reatividade para SN2: 
 metila > primário > secundário 
Obs: haletos terciários não reagem via SN2 
Ordem de reatividade RI > RBr > RCl 
31 
32 
Reações de Eliminação 
C C
Y Z
Eliminação
yz
C C Reação inversa
 da adição 
 Reação de Desidro-halogenação: 
Método para sintetizar alcenos via eliminação de HX, 
através de aquecimento e uso de base forte 
 
Eliminação 1,2 ou eliminação  
C C
H X
C CB
-
HB X-
33 
H3C CH CH3
Br
EtO-Na+
EtOH 55o
H2C CH CH3 NaBr EtOH
79%
H3C C CH3
Br
CH3
EtO-Na+
EtOH 25o
H2C C CH3
CH3
NaBr EtOH
91%
34 
Bases utilizadas na desidro-halogenação 
• -OH / EtOH 
• RO- / ROH 
• 2ROH + 2 Na → 2RO-Na+ + H2 
 
• ROH + Na+H- → RO-Na+ + H2 
 
• Terc-butóxido de potássio 
CH3
HO CH3
CH3
2 K2
CH3
K+-O CH3
CH3
H2
35 
Mecanismos da desidro-halogenação 
• A reação de E2 ( Eliminação bimolecular) 
(H3C)2CHBr 
Brometo de isopropila
EtO
-
H
H
CH3
H
EtOH Br
-
H
CH3
Br
H
H
H
EtO-
H
CH3
BrH
H
H
EtO-
H
H
CH3
H
EtOH Br
-
V = K [(H3C)2CHBr][EtO
-]
36 
Orientação no ET 
• Incluindo a base, 5 átomos são envolvidos no ET e 
necessitam estar em um mesmo plano (coplanares). 
A coplanaridade H-C-C-X é necessária para 
sobreposição dos orbitais p 
H
CH3
Br
H
H
H
EtO-
Antiperip lanar
X
CH3
H
H
H
H
EtO-
Simperip lanar
Somente em moléculas rígidas
37 
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 
38 
 Se a B- for EtO- /EtOH ou HO-/H2O o produto 
majoritário é o alceno mais substituído 69% (2-
metil-2-buteno) e 31% (2-metil-1-buteno) 
 Segue a Regra de Zaitsev 
 Se a B- for o alceno menos 
 substituído é formado em maior proporção 
72,5% (2-metil-1-buteno) e 27,5% do 2-metil-
2-buteno 
 Regra deHofmann 
C O
-
H3C
CH3
CH3
39 
40 
41 
42 
43 
44 
45 
46 
47 
48 
  Orientação e as regras de Zaitsev e 
Hofmann em moléculas cíclicas: 
49 
Exemplo 1: Regra de Zaitsev 
50 
51 
Reação de E1 
52 
Substituição versus eliminação 
53 
 Substrato primário / EtO- → SN2 
54 
 Substrato secundário / EtO- → E2 
55 
Substrato terciário → não ocorre SN2 e a 
reação de eliminação e altamente favorável, 
especialmente a alta temperaturas se ocorrer 
alguma substituição, será via SN1 
56 
57 
OBSERVAÇÃO: 
• Temp. altas favorece E1 e E2; 
• Base impedida (tBuO-) favorece eliminação; 
H3CO
-
H3C(CH2)15CH2CH2Br 
MeOH
65
o
H3C(CH2)15CH CH2
E2 1%
H3C(CH2)15CH2CH2OCH3
SN2 99 %
H3CCO
-
CH3
CH3
H3C(CH2)15CH2CH2Br 
tBuOH
40o
H3C(CH2)15CH CH2
E2 %
H3C(CH2)15CH2CH2OCH3
SN2 %85 15
58 
Nucleófilo 
• Base forte/ pouco polarizável (RO-, NH2
-) 
E2 
• Base fraca (Cl-, H3CCO2
-) ou polarizável (Br -, 
I-, RS-) favorece SN2 
H3C C
O
O-
H3C CH Br
CH3
SN2
100 %
H3C C
O
O CH
CH3
CH3
Br-
EtO-
H3CCHBr
CH3
H3CCHCH2
E2
59 
• Na maior parte dos casos SN1 é favorecida 
em relação a E1, especialmente a baixas 
temperaturas. No geral, as reações de 
substituição com haletos terciários não é um 
método sintético favorável. Tais haletos, 
geralmente sofrem eliminação facilmente; 
 
• Altas temperaturas favorece E1 em relação à 
SN1. Se eliminação é desejada é mais 
conveniente utilizar BASE FORTE e forçar 
uma E2 
S
N
1 versus E1 
60 
S
N
1, S
N
2, E1 e E2 
 
H3CX 
 
RCH2X 
 
RC(R’)HX 
metila 1a 2a 3a 
SN2 SN2, exceto 
com base 
impedida o 
qual favorece 
E2 
SN2 com bases 
fracas (I-, CN-, 
RCO2
-) e E2 com 
bases fortes 
(RO-) 
Não ocorre SN2. 
Solvólise produz 
SN1/E1. 
Baixas temperaturas 
favorece SN1. Base 
forte favorece E2 
CR X
R
R