Aula 02 Haletos de Alquila Parte II

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24/10/2017
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Prof. Dr. Paulo Ribeiro
Departamento de Química Orgânica
IQ‐UFBA
Salvador
2017 1
Haletos de Alquila
(Reações de Substituição Nucleofílica)
1. Reações em haletos: substituição x eliminação
• Em uma reação de substituição, o átomo eletronegativo ou o grupo retirador
de elétrons é substituído por outro átomo ou grupo.
• Em uma reação de eliminação, o átomo eletronegativo ou o grupo retirador de
elétrons é eliminado, juntamente com um hidrogênio de um carbono
adjacente.
• O átomo ou grupo que é substituído ou eliminado nessas reações é chamado
de grupo de saída.
1. Reações em haletos: substituição x eliminação
• Em uma reação de substituição, o átomo eletronegativo ou o grupo retirador
de elétrons é substituído por outro átomo ou grupo.
• Em uma reação de eliminação, o átomo eletronegativo ou o grupo retirador de
elétrons é eliminado, juntamente com um hidrogênio de um carbono
adjacente.
• O átomo ou grupo que é substituído ou eliminado nessas reações é chamado
de grupo de saída.
2. Reações em haletos: substituição nucleofílica
Haleto de alquila Nucleófilo Produto da
substituição
Grupo de
saída
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3. Versatilidade das reações de substituição nucleofílica
Considere a seguinte reação:
4. A reação SN2: aspectos cinéticos
• Se a concentração do brometo de metila for duplicada, a velocidade da
reação de substituição nucleofílica dobrará.
• Se a concentração do nucleófilo (íon hidróxido) for duplicada, a velocidade
da reação também dobrará.
• Se as concentrações de ambos os reagentes forem duplicadas, a velocidade
da reação quadruplicará.
O que isso significa?
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Essas observações são consistentes com uma reação de segunda ordem governada pela
seguinte equação de velocidade:
v = k[CH3Br][HO‐] mol L‐1 s‐1
Considere a seguinte reação:
4. A reação SN2: aspectos cinéticos
Trata‐se de uma reação cuja cinética é bimolecular!
• Uma reação SN2 entre o íon hidróxido e o cloreto de metila:
ataque frontal
5. O mecanismo de uma reação SN2
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• Uma reação SN2 entre o íon hidróxido e o brometo de metila:
ataque frontal
5. O mecanismo de uma reação SN2
• Uma reação SN2 entre o íon hidróxido e o cloreto de metila:
ataque por trás
5. O mecanismo de uma reação SN2
• Uma reação SN2 entre o íon hidróxido e o brometo de metila:
ataque por trás
5. O mecanismo de uma reação SN2
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5. O mecanismo de uma reação SN2
O orbital HOMO do nucleófilo ataca o orbital LUMO do haleto
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• Uma reação SN2 entre o íon hidróxido e o brometo de metila:
5. O mecanismo de uma reação SN2
O ataque acontece por trás!
ET pentacoordenado/Inversão de Walden
• Diagrama da coordenada de reação para a reação SN2 do
brometo de metila com íon hidróxido:
6. A reação SN2: diagrama de energia
Processo no qual um estereoisomero especifico é produzido. 
7. A reação SN2: estereoespecificidade
Inversão de configuração de um composto oticamente puro numa reação SN2
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7. A reação SN2: estereoespecificidade
Se o (S)‐2‐bromoctano fosse utilizado apenas o (R)‐2‐octanol seria produzido.
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7. A reação SN2: estereoespecificidade
Representação da inversão de configuração de um composto numa reação SN2
Quando um substrato contém mais de um estereocentro, a inversão ocorre 
apenas no estereocentro atacado pelo nucleófilo.
8. A reação SN2 em sistemas biológicos
A reação SN2 catalisada por uma desalogenase
8. A reação SN2 em sistemas biológicos
A reação SN2 catalisada por uma desalogenase
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A reação SN2 catalisada por uma desalogenase
8. A reação SN2 em sistemas biológicos 8. A reação SN2 em sistemas biológicos
Como obter o (R)‐2‐octanotiol a partir do (R)‐2‐bromooctano?
Utilizando uma sequência de duas reações com inversão de configuração!!!
9. A reação SN2: Retenção de configuração
HS‐
‐Br‐
Como obter o (R)‐2‐octanotiol a partir do (R)‐2‐bromooctano?
Utilizando uma sequência de duas reações com inversão de configuração!!!
9. A reação SN2: Retenção de configuração
HS‐
‐Br‐
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• Velocidades relativas das reações SN2 para vários haletos de
alquila:
10. Fatores que afetam a reação SN2: natureza do substrato
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O aumento do impedimento estérico reduz a velocidade de uma reação SN2
Por que?
10. Fatores que afetam a reação SN2: natureza do substrato
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O impedimento estestérico desestabiliza o estado de transição de uma reação SN2
10. Fatores que afetam a reação SN2: natureza do substrato 10. Fatores que afetam a reação SN2: natureza do substrato
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11. Fatores que afetam a reação SN2: grupo abandonador
Quanto mais estável for o grupo de saída, mais rápida a reação será!
A carga negative é estabilizada por ressonância!
Bases fracas são excelentes grupos abandonadores.
As bases fracas são mais capazes de acomodar a carga negativa e são os melhores 
grupos de saída. (As bases fracas são as bases conjugadas de ácidos fortes).
Tosilatos são excelentes grupos abandonadores e, por isso, são
bastante utilizados em sintese orgânica.
11. Fatores que afetam a reação SN2: grupo abandonador
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12. Fatores que afetam a reação SN2: força do nucleófilo
A força do nucleófilo depende de sua carga, basicidade, 
solvente, polarizabilidade e natureza dos substituintes.
12. Fatores que afetam a reação SN2: força do nucleófilo
Carga:
Nucleófilos carregados são mais fortes do que nucleófilos neutros.
Uma base é sempre mais nucleofílica que o ácido conjugado.
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Carga:
Nucleófilos carregados são mais fortes do que nucleófilos neutros.
12. Fatores que afetam a reação SN2: força do nucleófilo 12. Fatores que afetam a reação SN2: força do nucleófilo
Basicidade:
Bases fortes são bons nucleófilos.
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12. Fatores que afetam a reação SN2: força do nucleófilo
Basicidade:
Bases fortes são bons nucleófilos.
A nucleofilicidade aumenta na progressão para baixo uma coluna da tabela 
periódica que é oposta à tendência prevista pela basicidade dos nucleófilos
testados.
Solvente:
Solvatação reduz a nucleofilicidade
Os íons menores são mais bem solvatados em um solvente polar que os maiores, 
portanto F‐ é muito mais fortemente solvatado do que em I‐.
Solvente:
Solvatação reduz a nucleofilicidade
Os solventes próticos são aqueles que contêm um átomo de hidrogênio ligado a um 
átomo eletronegativo e são capazes de ligação de hidrogênio.
Os solventes apróticos não possuem átomos de hidrogênio polarizados positivamente 
e são freqüentemente usados em reações SN2
Solventes próticos e apróticos: o efeito da ligação de hidrogênio.
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Solventes polares apróticos
Polarizabilidade:
Aumenta a nucleofilicidade
A polarização crescente aumenta o poder nucleofílico.
As nuvens de elétrons maiores permitem uma sobreposição mais
efetiva no estado de transição SN2.
H2Se > H2S > H2O,  and  PH3 > NH3
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Em resumo:
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13.1 A reação SN1: aspectos cinéticos
O que isso significa?
• Velocidades relativas das reações SN1 para diversos brometos
de alquila (o solvente é H2O, o nucleófilo é H2O):
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velocidade = k[(CH3)3CBr] mol L‐1 s‐1
13.1 A reação SN1: aspectos cinéticos
13.2 A reação SN1: mecanismo
Ao contrário de uma reação SN2, onde o grupo de saída afasta‐se e
o nucleófilo aproxima‐se ao mesmo tempo, o grupo de saída em
uma reação de SN1 parte antes de o nucleófilo se aproximar.
13.3 A reação SN1: diagrama de energia
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13.4 A reação SN2 x SN1: diagrama de energia
Os haloalcanos secundários ou terciários oticamente ativos produzem uma mistura
racêmica.
A formação de uma mistura racêmica a partir de substratos oticamente ativos é uma
forte evidência de que uma espécie aquiralsimétrica existe como um intermediário na
sequência da reação.
13.5 A reação SN1: aspectos estereoquímicos
Face si
Face re
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13.6 A reação SN1: par iônico
1. A facilidade com que o grupo de saída dissocia‐se do carbono
2. a estabilidade do carbocátion que é formado.
14. Fatores que afetam a velocidade das reações 
SN1
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A clivagem heterolítica da ligação C‐X em uma reação SN1 envolve um estado
de transição altamente polarizado, enquanto o estado de transição em uma
reação SN2 as cargas são dispersas em vez de separadas:
A medida que a polaridade do solvente aumenta, a separação da carga é
estabilizada e a velocidade das reações SN1 aumentam.
14.1 Solventes polares aceleram reações SN1 14.1 Solventes polares aceleram reações SN1
A estabilização do estado de transição em uma reação SN1 aumenta muito
quando o solvente polar é alterado de aprótico para prótico.
1. A água estabiliza o estado de transição nesta reação por ligação de
hidrogênio ao grupo de saída.
2. Em uma reação SN2, o efeito solvente está no nucleófilo. Os solventes
apróticos aceleram essas reações.
14.1 Solventes polares aceleram reações SN1
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14.1 Solventes polares aceleram reações SN1
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14.2 Efeito da estabilidade do carbocátion na reação SN1
Carbocátions terciários são mais estáveis do que
secundários que são mais estáveis do que primários.
•Impedimento estérico
•Efeitos de estabilização
Hiperconjugação estabiliza cargas positivas.
14.2 Efeito da estabilidade do carbocátion na reação SN1
O carbocátion butilíco terciário é tão altamente estabilizado que pode ser 
isolado, cristalizado e caracterizado por medições de difração de raios X.
14.2 Efeito da estabilidade do carbocátion na reação SN1
A alteração do nucleófilo não afeta a velocidade de reação de uma reação SN1.
Se dois ou mais nucleófilos estão presentes, eles podem competir em atacar o
carbocátion.
14.3 A força do nucleófilo numa reação SN1.
velocidade = k[(CH3)3CBr] mol L‐1 s‐1
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Se dois ou mais nucleófilos estão presentes, eles podem competir em atacar o
carbocátion.
14.3 A força do nucleófilo numa reação SN1.
Em haletos secundários, a substituição SN1 ou SN2 ocorre dependendo do:
•Solvente
•Grupo abandonador
•Nucleófilo
Um grupo de saída muito bom, um pobre nucleófilo e um solvente protico polar
favorecem o SN1.
Um grupo de saída razoável, alta concentração de um bom nucleófilo e um solvente
polar aprótico favorecem o SN2.
• Em reações de SN, somente haletos secundários e terciários podem formar carbocátions.
• Os haletos terciários são transformados apenas pelo mecanismo SN1.
• Os haletos secundários são transformados pelo mecanismo SN1 ou SN2 dependendo das 
condições.
• Os haletos primários são transformados apenas pelo mecanismo SN2.
15. SN2 x SN1.
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• Comparação entre as reações SN1 e SN2:
15. SN2 x SN1. Indique se houve uma reação SN1 ou SN2, justifique:
a)
b)
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Indique se houve uma reação SN1 ou SN2, justifique:
c)
d)
e)
Indique se houve uma reação SN1 ou SN2, justifique:
f)
Indique se houve uma reação SN1 ou SN2, justifique:
g)
h)
i)
Indique se houve uma reação SN1 ou SN2, justifique: