Haletos de Alquila: Reações e Propriedades

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Tema 2 - Haletos de Alquila: Reações de Substituição e Eliminação
1. Itens iniciais
Propósito
Conhecer os compostos orgânicos classificados como haletos de alquila, suas propriedades físico-químicas, nomenclatura e reatividade para a compreensão das reações de substituição nucleofílica e eliminação, que são importantes tanto em síntese orgânica quanto em processos bioquímicos.
Preparação
Antes de iniciar o conteúdo, tenha à mão a bibliografia recomendada e uma tabela periódica para entender termos específicos da área.
Objetivos
· Identificar a estrutura, a nomenclatura, a classificação e as características dos haletos de alquila e seus mecanismos de reações iônicas. 
· Reconhecer a reatividade dos haletos de alquila e os tipos de reações de substituição nucleofílica.
· Reconhecer os mecanismos que influenciam as reações SN1 e SN2.
 Identificar características e fatores que influenciam a ocorrência das reações de eliminação.
Introdução
A Química Orgânica estuda os compostos do carbono, um átomo que compõe milhares de substâncias importantes para a vida, como o DNA, as proteínas, os lipídeos e os carboidratos. O carbono também está nos produtos desenvolvidos em laboratório que facilitam o dia a dia das pessoas, como os diversos polímeros e medicamentos.
 
Mas como é feito o desenvolvimento desses medicamentos? A maioria dos medicamentos são compostos orgânicos sintéticos, mas o que são as reações orgânicas? Como ocorrem? Será que a inserção de uma metila em um composto é um processo simples? Que fatores influenciam essas reações?
 
O estudo da síntese orgânica é bastante vasto e complexo, precisamos começar pelo entendimento dos intermediários de reação e por reações altamente versáteis e funcionais como as substituições nucleofílicas e eliminações, sintetizando assim álcoois, éteres, ésteres, aminas, tioéter, nitrilas e alcenos nos processos de eliminação.
1. Aspectos e classificação dos haletos de alquila
Estrutura e nomenclatura dos haletos de alquila
Haletos orgânicos, ou haletos de alquila, são compostos por um átomo ou grupo de átomos eletronegativos um halogênio - ligado a um carbono com hibridização sp3. Esses compostos são importantes como intermediários de síntese orgânica e possuem diversas aplicações industriais e caseiras.
Dependendo do halogênio que está ligado à cadeia de hidrocarboneto, usamos designações específicas.
	
	Haletos de alquila: R-X (X = F, Cl, Br, I)
	
	R-F
Fluoreto de alquila
	R-Cl Cloreto de alquila
	R-Br Brometo de alquila
	R-I Iodeto de alquila
Veja alguns exemplos de haletos orgânicos:
Exemplo 1
Tetraclorometano, triclorometano e 1, 1, 1-tricloroetano. Eles são
amplamente utilizados como solventes, na fabricação de plásticos,
inseticidas e gás de refrigeração.
Exemplo 2
O DDT (diclorodifeniltricloroetano) é um inseticida que deixou de ser
utilizado por ser altamente tóxico.
Exemplo 3
Durante a Primeira Guerra Mundial 
(
1914
-
1918
)
, os haletos orgânicos
começaram a ser utilizados como armas químicas, um exemplo é o
fosgênio 
-
 COCl
2
.
Exemplo 4
Os clorofluorcarbonetos 
-
 CFC ou Fréons® são formados por moléculas
do tipo metano 
(
CH
4
)
 e etano 
(
H
3
C
-
CH
3
)
. Seus átomos de hidrogênio são
substituídos por átomos de cloro e flúor. Os principais CFC são CCl
3
F
nome comercial CFC
(
-
11
)
, CCl
2
F
2
 
(
CFC
-
12
)
, CClF
2
CClF
2
 
(
CFC
-
114
)
 e
CClF
2
CF
3
 
(
CFC
-
115
)
.
Os CFC já foram usados em compressores para refrigeração doméstica
(
por exemplo, em geladeiras), para expansão de polímeros e em produtos
do tipo 
spray
. Porém, eles estão sendo gradativamente substituídos por
outros compostos, como os HFC 
-
 hidrofluorocarbonetos -, pois os CFC
lançados na atmosfera são os principais responsáveis pela destruição da
camada de ozônio.
Até agora, mencionamos os nomes de diferentes haletos de alquila. Mas como esses nomes são atribuídos a seus respectivos compostos?
A nomenclatura dos compostos halogenados pode seguir dois sistemas:
Nomenclatura substitutiva
O nome do composto é formado citando-se o prefixo (fluoro, cloro,
bromo e iodo) seguido do nome do composto principal. Caso o composto
seja formado por mais de um halogênio, os mesmos devem ser citados
em ordem alfabética e cada prefixo antecedido do número indicativo de
sua posição.
Radicofuncional
O prefixo "per" é utilizado para compostos que possuem todos os átomos
de hidrogênio substituídos por halogênios, como exemplo o composto
percloroetano 
(
Cl
3
CCCl
3
).
Os prefixos fluoreto, cloreto, brometo e iodeto são utilizados na
nomenclatura radicofuncional, e estes prefixos são seguidos da
preposição "de" e do nome do grupo alquila, exemplo: CH
3
Br - brometo
de metila e CH
3
CH
2
F 
-
 fluoreto de etila.
Classificação dos haletos de alquila
Os haletos de alquila podem ser classificados em primários, secundários ou terciários de acordo com a classificação do carbono em que estão ligados.
 
Alguns exemplos favorecem o entendimento desta classificação:
Exemplo 1
1
-
clorobutano
 é um 
haleto primário
, pois o átomo de cloro está ligado a
um carbono primário quando o carbono é metílico, como no caso do
cloreto de metila. Alguns autores classificam o haleto como metílico.
Exemplo 2
Haletos orgânicos
 secundários têm o halogênio ligado a um 
carbono
secundário
, como o 
2
-
bromo
-
propano
.
Exemplo 3
Os 
haletos terciários
 possuem o halogênio ligado a um 
carbono terciário
,
como o 
2
-
iodo
-
2
-
metil
-
propano
.
Exemplo 4
Podemos encontrar os termos 
haletos benzílicos
 e 
alílicos
, quando o
halogênio estiver ligado a um carbono vizinho a 
um grupo arila
(
aromático
)
 ou a uma 
dupla ligação
, respectivamente.
Características físico-químicas dos haletos de alquila
Sobre as propriedades físico-químicas dos haletos de alquila, podemos destacar a polarizabilidade, que é a capacidade de uma nuvem eletrônica se distorcer. Quanto maior o átomo, maior a polarizabilidade, pois mais fracamente este segura os elétrons na camada de valência. Quanto mais polarizável o átomo, mais forte são as interações de Van der Waals, o que influencia a solubilidade e os pontos de fusão e ebulição dos compostos. Desta forma, fluoretos de alquila apresentam menores ponto de ebulição do que os cloretos de alquila considerando a mesma cadeia alquílica.
 
Na figura e tabela a seguir, é possível verificar a força das ligações C-X e, a partir dos mapas eletrostáticos, visualizar que a polaridade (relacionada à diferença de eletronegatividade entre os átomos) é inversamente proporcional à polarizabilidade dos haletos de alquila.
Interações de Van der Waals
São interações intramoleculares do tipo dipolo-dipolo induzido.
↑ Polarização na ligação; halogênio com menor polarizabilidade.↓ Polarização na ligação; halogênio com maior polarizabilidade.
	Ligação
	Comprimento da ligação (Å)
	Força da ligação
	
	
	kcal/mol
	kJ/mol
	C-F
	1,39
	108
	451
	C-Cl
	1,78
	84
	350
	C-Br
	1,93
	70
	294
	C-I
	2,14
	57
	239
Características das ligações carbono-halogênio.
Os compostos orgânicos halogenados apresentam baixa solubilidade em água e são bastantes solúveis em solventes pouco polares. Na síntese de fármacos, a adição de halogênios aumenta a lipossolubilidade dos novos análogos, aumentando a penetração dos novos compostos nas membranas biológicas. Porém, devido ao aumento do coeficiente de partição, há maior tendência de acúmulo destes fármacos no tecido adiposo.
A introdução de um halogênio ou um grupamento halogenado pode resultar na mudança de potência do composto, assim como sua posição na estrutura química.
Exemplo
A clonidina, com a sua substituição o,o-cloro 
(
ED50 = 0,01 mg/kg) é mais potente que o análogo p,m-
dicloro 
(
ED50 = 3,00 mg/kg). Na clonidina, a imposição conformacional na estrutura feita pelos
grupamentos volumosos o,o-cloro provavelmente é responsável pelo aumento de atividade observada.
 
Agora que já conhecemos a estrutura e as características dos haletos de alquila, vamos entender os princípios de reações iônicas nas quais os haletos de alquilas participam como um dos principais reagentes.Mecanismos de reações iônicas
As reações orgânicas são transformações que ocorrem nos compostos orgânicos. Os principais tipos são as reações de adição, de substituição, de oxidação e de eliminação.
 
As reações ocorrem por meio da quebra de ligações dos compostos reagentes e a formação de outras novas ligações que darão origem aos produtos
Em química orgânica, a maioria das ligações químicas são de natureza covalente. Podem ser: 
Ligações covalentes polares
Quando um átomo atrai mais fortemente o par de elétrons em uma ligação do que outro, tem-se uma ligação covalente polar (ou dipolar: um polo positivo e um negativo). Moléculas em ligações polares existentes geram uma distribuição de densidades eletrônicas desiguais, são as denominadas moléculas polares. 
As ligações covalentes polares ocorrem, portanto, entre elementos com diferenças significativas de eletronegatividade. Por isso, os elétrons envolvidos na ligação são compartilhados de forma não igualitária: a densidade eletrônica é deslocada no sentido do elemento mais eletronegativo. Essas ligações produzem moléculas polares.
Ligações covalentes apolares
Se não houver nenhum deslocamento líquido do par de elétrons, a ligação é covalente apolar. Compostos em que predominam as ligações covalentes apolares são classificados como compostos apolares. 
As ligações covalentes apolares ocorrem, portanto, entre elementos com valores de eletronegatividades próximos. Por isso, os elétrons envolvidos na ligação são compartilhados de forma igualitária. Essas ligações produzem moléculas apolares. 
Vejamos outros exemplos!
Alcanos, alcenos, alcinos e aromáticos que apenas possuem átomos de carbono e hidrogênio somente apresentam ligações apolares (a diferença de eletronegatividade entre o carbono e o hidrogênio é muito pequena, o que não gera um dipolo significativo).
 
Já compostos orgânicos, como álcoois (R-OH), aminas (R-NH2), ácidos carboxílicos (R-COOH), possuem átomos de oxigênio e nitrogênio, que são mais eletronegativos que o carbono, gerando um dipolo e a polaridade da molécula.
 
Mas existem compostos com estes elementos que não são significativamente polares, vejamos os éteres R-OR1. Apesar de apresentarem o oxigênio, os dipolos tendem a se anular levando à apolaridade do composto.
Cisões de ligações químicas
Veja agora os tipos de quebra, também chamadas de cisões, que as ligações químicas podem sofrer durante as reações químicas. 
Cisão homolítica
A cisão homolítica ou homólise de uma ligação covalente é um processo que resulta na formação de radicais, espécies neutras e muito reativas que possuem um elétron desemparelhado.
Representação estrutural do metil radical.
A equação a seguir representa uma homólise da ligação C-X:
Como o nome já deixa entender, homo = igual. Ou seja, a ligação é quebrada em "partes iguais" e cada átomo fica com 1 (um) elétron.
 
Na cisão homolítica, temos a formação de radicais, também conhecidos como radicais livres, que são espécies instáveis e altamente reativas.
 
A homólise ocorre frequentemente em substâncias que apresentam ligações covalente apolares, onde não identificamos diferença de dipolos na ligação. É favorecida por altas temperaturas ou na presença de radiação eletromagnética, em especial radiações no UV (ultravioleta).
Radicais livres
São agentes oxidantes constantemente produzidos pelo nosso organismo e, em quantidades adequadas, são primordiais para o funcionamento adequado do sistema imunológico e de outros processos fisiológicos. Entretanto, quando se encontram em quantidades exacerbadas, eles reagem com estruturas de células saudáveis, danificando-as e, em alguns casos, levando à morte celular. São uma das responsáveis pelo envelhecimento precoce. A fim de regular a ação dos radicais livres, o organismo possui sistemas de defesa antioxidantes. A alimentação rica em substâncias antioxidantes - tais como vitamina C (ácido ascórbico), flavonoides, vitamina A (retinol), vitamina E (tocoferóis), cobre, selênio e zinco - é uma excelente medida para combater o envelhecimento precoce e outros males causados pelo excesso de radicais livres no organismo.
Cisão heterolítica
A cisão heterolítica (heterólise de uma ligação covalente) é um processo que resulta na formação de compostos orgânicos iônicos a partir de espécies com dois elétrons emparelhados (ânions, carbânions, nucleófilos), que são negativamente carregadas, e espécies positivas com o orbital vazio (cátions, carbocátions, eletrófilos).
Representação estrutural de carbocátion e carbânion.
Em outras palavras, na cisão heterolítica, no caso de uma ligação se quebrar, um dos átomos recebe os dois elétrons da ligação, enquanto na reação homolítica após a quebra da ligação covalente cada átomo retém um elétron. O esquema da figura a seguir ilustra a ocorrência de uma cisão heterolítica.
A cisão heterolítica ocorre principalmente em ligações polares. Comumente o átomo mais eletronegativo atrai os elétrons e recebe-os na quebra da ligação (conforme o exemplo da quebra da ligação H-F, como o flúor é mais eletronegativo que o hidrogênio, a quebra da ligação forma o ânion brometo e o cátion do hidrogênio próton).
 
Observe na figura a seguir os símbolos que frequentemente utilizamos para representar o dipolo da ligação, demonstrando as cargas parciais positivas e negativas do hidrogênio e do flúor, respectivamente.
Para identificarmos os tipos de quebra de ligação, utilizamos setas para representar o movimento dos elétrons, a quebra e a formação de novas ligações. São setas curvas que podem ter a ponta da seta completa ou a ponta da seta parcial. Vejamos:
Tipos de reagentes
Nas reações iônicas, existem dois tipos de reagentes:
Reagentes eletrófilos (E+)
Espécie química que aceita um par de elétrons para formar uma nova ligação por ter uma carga positiva ou parcialmente positiva (δ+). Mesmo que neutros, possuem orbitais vazios capazes de receber elétrons (ácidos de Lewis). 
Exemplos: íon hidrônio (H3O+, dos ácidos de Brønsted-Lowry), trifluoreto de boro (BF3), cloreto de alumínio (AlCl3) e as moléculas de halogênio flúor (F2), cloro (Cl2), bromo (Br2) e iodo (I2).
Reagentes nucleófilos (Nu- ou Nu:)
Espécie química que doa um par de elétrons para formar uma nova ligação por ter uma carga negativa efetiva (ânion) ou parcialmente negativa (δ-). De forma geral, os nucleófilos são ânions ou espécies que possuem um átomo com pares de elétrons isolados. 
Exemplos: ânions halogênio (I-, Cl-, Br-), íon hidróxido (OH-), íon cianeto (CN-), amônia (NH3), aminas (R-NH2) e água (H2O).
2. Reatividade e reações de substituição 
Reatividade dos compostos orgânicos
Os compostos alifáticos podem conter apenas átomos de carbono e hidrogênio, sendo classificados como hidrocarbonetos não funcionais. Podem também apresentar pelo menos um outro elemento X, um heteroátomo, sendo classificados como compostos com grupos funcionais.
A reatividade dos compostos orgânicos envolve, portanto, a quebra de ligações C-H, mais raramente C-C, e da ligação C-X, que pode ser atacada com maior facilidade do que uma ligação C-H, devido à sua polarização e à alta estabilidade termodinâmica da ligação C-H. Desta forma, em compostos alifáticos R-X, a substituição do grupo X geralmente ocorre mais facilmente e de forma mais controlada do que a substituição C-H, que requer condições mais enérgicas.
Reatividade dos haletos de alquila
Para os compostos alifáticos funcionais R-X, onde X é um elemento do grupo 17, sabemos que a eletronegatividade do elemento X e do carbono no qual está ligado são diferentes. 
O halogênio X terá maior eletronegatividade que o carbono, o que levará à polarização dessa ligação, gerando uma carga parcial positiva no carbono (representado por +). 
A presença deste local deficiente de elétrons na molécula favorece o ataque de espécies negativas ou parcialmente negativas (δ-), os Nucleófilos (Nu- ou Nu:). Em reações de substituição nucleofílica, o Nusubstitui o X, também conhecido como grupo abandonador ou grupo de saída.
 
Além dos halogênios, outros substituintespodem ser grupos de saída ou abandonadores nas reações iônicas, como os grupos tosila e mesila. As características desses grupamentos serão exploradas ao longo deste conteúdo.
Para entendermos melhor a substituição nucleofílica (SN), já citamos que o carbono fica positivado devido ao grupo puxador de elétrons X ligado a ele. Assim, um reagente Nu- negativo ou parcialmente negativo é capaz de atacar os orbitais eletrônicos do carbono positivado, ou seja, um carbono com déficit de elétrons.
A letra N no símbolo SN para esta classe de reação é de "nucleofílica". Como já vimos anteriormente, a condição para ser um nucleófilo, em geral, é a disposição de pelo menos um par de elétrons não ligado que é utilizado para estabelecer a nova ligação ao carbono. Além disso, este par de elétrons deve alcançar o centro reativo C δ+ com certa facilidade, que é o caso em elétrons de orbitais exteriores de alta polarizabilidade. 
 
Uma dificuldade geral na execução da SN envolve a vizinhança do C funcionalizado (também chamada de posição ß). Por exemplo, se as cadeias ligadas diretamente ao centro eletrofílico próximas a ele forem muito volumosas, causam um impedimento espacial (ou impedimento estérico), o que dificulta o ataque do nucleófilo ao carbono C δ+.
 
A tabela a seguir apresenta vários exemplos de nucleófilos que podem participar deste tipo de reação nucleofílica. Como pode ser visto, a reação é útil para conversão de haletos de alquila em uma grande variedade de compostos orgânicos: álcoois, éteres, ésteres, nitrilas, aminas, alquinos, tióis, tio éteres e até hidrocarbonetos.
Reações entre haletos de alquila (RX) e nucleófilos.
Avançando um pouco mais na compreensão de como ocorrem as reações dos haletos de alquila, veremos que estes compostos podem sofrer três tipos de reações:
 
1. substituição nucleofílica;
2. eliminação;
3. oxidorredução.
Abordaremos as reações de substituição e eliminação, assim como seus mecanismos e os fatores que influenciam as reações. Observe a seguir um esquema geral que apresenta os produtos das reações de substituição - reação do haleto de alquila com nucleófilo (Nu:) - e de eliminação - quando um próton do haleto de alquila é subtraído por uma base (B-).
Reações de substituição nucleofílica
Está claro que a presença do halogênio mais eletronegativo que o carbono polariza esta ligação deixando o carbono parcialmente positivo, sendo reativo para o ataque de reagentes nucleofílicos. O halogênio é o grupo de saída (S), também conhecido como grupo abandonador (GA) ou grupo de saída (GS), neste tipo de reação chamada de substituição nucleófilica (SN).
 As reações de SN podem ser de dois tipos: SN2 - substituição nucleofílica bimolecular e SN1 - substituição nucleofílica unimolecular. 
O mecanismo da substituição nucleofílica predominante dependerá de fatores como: 
· a estrutura do haleto de alquila; 
· a reatividade do nucleófilo; 
· a concentração do nucleófilo e o solvente da reação. 
 Iremos detalhar e analisar cada fator em nosso estudo.
Reação do tipo SN2 - substituição nucleofílica bimolecular
A reação do tipo SN2 ocorre por um mecanismo concertado, de forma que o nucleófilo é atraído pela carga parcial positiva do carbono ligado ao grupo de saída. Enquanto o nucleófilo se aproxima do carbono para formar uma nova ligação, a ligação carbono-halogênio se rompe de forma heterolítica, ou seja, uma nova ligação está se formando enquanto a ligação carbono-halogênio está se rompendo - tudo ao mesmo tempo, como podemos verificar pelas linhas pontilhadas no esquema a seguir.
Importante entender que a linha cheia significa ligação existente enquanto a linha pontilhada, ligação sendo quebrada ou formada em uma representação do estado de transição na reação.
 
A reação a seguir evidencia o ataque do íon hidroxila (nucleófilo) ao cloreto de metila, levando à substituição do átomo de cloro (grupo de saída) pela hidroxila, formando o álcool - metanol. Acompanhe o esquema para entender todo o processo.
Vamos detalhar o mecanismo: devemos lembrar que no íon hidróxido que o átomo de oxigênio possui um elétron a mais na sua camada de valência, o que lhe confere carga negativa; a molécula do cloreto de metila possui o carbono parcialmente positivo, devido à ligação como o cloro, que atrai os elétrons do ânion hidroxila. Ao mesmo tempo, a hidroxila forma uma nova ligação com o carbono enquanto do lado oposto a ligação carbono-cloro se desfaz. 
 
Ao final da reação, verificamos que a hidroxila se ligou ao carbono, que teve sua configuração invertida, e o íon cloreto se formou. A observação do estado de transição deixa claro o termo: reação concertada.
A reação do tipo SN2 é uma reação de cinética de 2ª Ordem, em que a velocidade da reação é diretamente proporcional à quantidade do substrato e do reagente, ou seja, a velocidade da reação depende tanto da concentração do haleto de alquila quanto do nucleófilo/reagente.
Velocidade = k. [haleto de alquila]. [nucleófilo]
Onde k é a constante de velocidade da reação
Para a reação citada anteriormente, a Velocidade = k. [CH3Cl]. [-OH] e o estudo de sua velocidade estão citados na tabela a seguir.
Estudo da reação do cloreto de metila com o íon hidróxido a 60°C.
A análise dos dados da tabela anterior esclarece a cinética de 2ª ordem. A velocidade da reação aumenta quando a concentração do substrato e/ou do nucleófilo aumenta. Isto é observado nas reações 2 e 3. Na reação 4, podemos ver que o dobro da concentração do substrato [CH3Cl] e do Nu aumenta a velocidade da reação em quatro vezes.
Reação do tipo SN1 - substituição nucleofílica unimolecular
Considerando nossos estudos sobre a reação de substituição nucleófilica e o mecanismo SN2, se fôssemos questionados sobre a reação de um haleto terciário, como o cloreto de terc-butila, com um nucleófilo fraco como a água, rapidamente afirmaríamos que esta reação não ocorre. 
 
Para nossa surpresa, esta reação é extremamente rápida e favorecida, mas por outro mecanismo: o mecanismo SN1 - substituição nucleofílica unimolecular. Esse mecanismo apresenta cinética de 1ª Ordem, onde apenas uma espécie o haleto de alquila, está envolvida na etapa lenta (determinante) da reação.
Velocidade = k. [haleto de alquila]
A etapa lenta das reações do tipo SN1 envolve a formação de um intermediário carbocátion a partir da cisão heterolítica da ligação entre o halogênio e um carbono no qual estava ligado.
 
Vamos observar no esquema a seguir a reação de substituição nucleofílica do SN1 que ocorre com o cloreto de terc-butila em água:
Vamos conhecer as etapas da reação do tipo S
N
1
. 
Etapa 1 
-
 Formação do carbocátion
Etapa 2 
-
 Ataque do nucleófilo
Etapa 3 
-
 Retirada do próton
No mecanismo SN1, a primeira etapa é a determinante da reação, ou seja, a velocidade da reação depende de a capacidade do grupo de saída quebrar a ligação com o carbono levando à formação de uma carbocátion. Quanto mais estabilizado o carbocátion mais favorecida será esta etapa. 
 
A presença de substituintes alquila neste carbono aumenta a sua estabilidade pelo efeito doador de elétrons fraco e pelo efeito de hiperconjugação dos grupos de alquila (forças de Van der Waals). Desta forma a reatividade dos haletos de alquila frente ao mecanismo SN1 é:
(mais reativo) Haleto de alquila terciário > haleto de alquila secundário > haleto de alquila primário > haleto de alquila metílico (menos reativo)
É importante destacar que, além do efeito doador dos grupos alquilas e o efeito de hiperconjugação, outros efeitos, como o de ressonância, são capazes de estabilizar carbocátions. É o caso dos carbocátions benzílicos e alílicos.
3. Mecanismos de substituição nucleofílica
Reação de substituição nucleofílica bimolecular
Vamos discutir os fatores que influenciam a velocidades de reação para o mecanismo de substituição nucleofílica do tipo SN2. 
Reação SN2 e basicidade relativa dos íons haletos
Quando analisamos as características do substrato que influenciam as reações de substituição nucleofílica, precisamos avaliar a natureza do grupo de saídaou grupo abandonador e a estrutura desse substrato.
 
Um bom grupo abandonador deve ser uma base fraca e relativamente estável - deve receber facilmente os elétrons da ligação rompida. A base fraca facilita o rompimento da ligação C-GS, pois esta ligação tende a ser mais fraca.
 
Já vimos que os haletos se comportam como grupos de saída, mas possuem reatividades distintas devido à sua basicidade e polarizabilidade. A seguir, podemos observar a ordem de basicidade dos haletos e de que maneira estes funcionam como grupo de saída.
(Base mais fraca e mais estável) I- Br- > Cl- > F-
Efeito do solvente
As reações orgânicas ocorrem em meios líquidos e para isso o substrato e o reagente estão dispersos em um solvente. Os solventes podem ser classificados como:
Vamos entender melhor os solventes próticos e apróticos. 
Solventes próticos 
Solventes como a água solvatam fortemente os nucleófilos por ligações de hidrogênio, diminuindo a reatividade do nucleófilo para as reações de substituição.
Em solventes polares próticos, a nucleofilicidade dos haletos é diretamente proporcional ao tamanho atômico:
I- > Br- > Cl- > F-
Isso se justifica pelo fato de íons com raios menores serem melhor solvatados neste tipo de solvente, como ilustra a figura a seguir:
Quanto menor o volume do nucleófilo mais solvatado será pelo solvente, isto explica o ânion sulfeto - RS- ser mais nucleofílico que o RO- em solventes polares próticos, além da característica da polarizabilidade que já analisamos.
Solventes apróticos
Os solventes polares apróticos como o DMSO (dimetilsulfóxido) e a DMF (N,N-dimetilformamida) dissolvem compostos iônicos e solvatam muito bem cátions, mas não solvatam ânions, ou seja, não impedem ou interferem a reação dos nucleófilos. 
 
Dessa forma, os solventes polares apróticos são muito utilizados nas reações SN2, aumentando sua velocidade de reação.
DMSO 
(
Dimetilsulfóxido)
DMF 
(
N,N 
-
 Dimetilformamida)
A ordem de nucleofilicidade e reatividade para SN2 dos íons halogênios é influenciada pelos solventes polares apróticos; é o inverso daquela observada para os solventes polares próticos:
F- > Cl- > Br- > I-
Observe que neste caso, a nucleofilicidade é diretamente proporcional à basicidade.
Teoria do estado de transição
Quando estudamos as reações químicas, temos dois tipos de reações: 
Um exemplo de reação exergônica é a do cloreto de metila com o íon hidróxido em solução aquosa que libera energia - ∆G° = -100 kJ/mol a 60° C.
	CH3Cl + HO- → CH3OH + Cl-
Já vimos que esta reação é uma SN2 e altamente favorecida devido à sua alta constante de equilíbrio, ou seja, é uma reação que ocorre de forma completa, seu equilíbrio está voltado para a formação do produto.
 
Tal fato também pode ser explicado analisando a basicidade e a capacidade do grupo de saída de deixar a molécula. No exemplo citado, o Cl- é uma base mais fraca que o HO-, sendo melhor grupo de saída e favorecendo a reação para a formação do álcool.
Mas existem reações em que a diferença de basicidade entre o nucleófilo e o grupo de saída não é grande, desta forma a reação é reversível. Podemos citar como exemplo a reação do brometo de etila com o íon iodeto: a reação se torna reversível, pois a basicidade dos íons, medida pela força do seu ácido conjugado (pKa), são semelhantes (pKa do HI = -9 e pKa do HBr = -10).
Segundo o princípio de Le Châtelier, que estudou a termodinâmica das reações, se um equilíbrio for perturbado, o sistema se ajusta para compensar o distúrbio, ou seja, podemos orientar a direção das reações reversíveis pela remoção do produto assim que o mesmo é formado.
Grupo de saída
Assim como vimos no mecanismo SN2, a basicidade e a polarizabilidade dos halogênios influenciam a reatividade dos haletos de alquila. Os átomos de halogênios mais facilmente polarizáveis e que formam ânion, que são bases fracas, são melhores grupos de saída, favorecendoo mecanismo SN1 pela rápida quebra da ligação C-X para formação do carbocátion.
(Base mais fraca e haleto mais reativo) RItransição em conformação anti, na qual a base retira o hidrogênio posicionado do lado oposto ao grupo de saída. Além da reação que acontece via mecanismo E2 formar, preferencialmente, um alceno mais substituído (regiosseletiva), é também estereosseletiva, uma vez que o produto majoritário da reação é o diastereoisômero E da dupla ligação. 
 
Outro fator que favorece a formação deste produto, em vez do seu diasteoisômero Z, é que o isômero E e o seu estado de transição correspondente, formado durante a reação, são mais estáveis pois possuem grupos volumosos em lados opostos da ligação dupla.
 
Quando retomamos o mecanismo E1, é de se esperar que ambos os estereoisômeros (isômeros E e Z) sejam formados. Porém, o produto majoritário será aquele mais estável, levando em consideração a regra de Zaitsev e a maior distância entre os grupos volumosos.
Competitividade entre as reações de substituição nucleofílica e eliminação
Os fatores que influenciam as reações de SN1 e SN2, são praticamente os mesmos: haletos de alquila primários reagem pelo mecanismo E2, enquanto haletos secundários e terciários podem realizar reações E2 e E1. Observe a tabela a seguir e veja um resumo das características das reações de eliminação.
Após o conhecimento da reatividade dos haletos de alquila, verificamos que os mesmos podem reagir com nucleófilos para as substituições nucleofílicas e com bases para as reações de eliminação. Mas os nucleófilos são bases em potencial, e todas as bases são nucleofílicos em potencial.
Existe uma competição entre as reações de substituição e eliminação.
As reações de SN2 e E2 são favorecidas por haletos primários e secundários e alta concentração de nucleófilos ou bases fortes. Para haletos primários na presença de bases fortes, como etóxido de sódio, a reação SN2 é preferencial a E2. Haletos secundários e terciários favorecem as reações E2 na presença de base forte devido ao impedimento estérico.
O aumento da temperatura favorece as reações de eliminação (E2 e E1), já que a temperatura intensifica o efeito da entropia.
 O aumento do volume da base forte favorece a reação de eliminação do tipo 2, o volume dos substituintes impede a reação de substituição.
 
Para as reações SN1 e E1, a substituição nucleofílica é mais favorecida. Caso se deseje o alceno como produto majoritário, recomenda-se que as condições que favoreçam o mecanismo E2 sejam utilizadas.
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Conheça um pouco mais sobre nucleofilicidade versus basicidade através de recursos computacionais com o artigo Uso de modelagem molecular no estudo dos conceitos de nucleofilicidade e basicidade, de Celeste Ferreira, publicado na revista Química Nova.
Verifique como as características e reatividade dos haletos de alquila são abordados por Ana Julia de Aquino Silveira, no livro Química orgânica teórica, publicado em 2014.
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