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Prof. Cleiton Diniz Barros Reaçoes de Substituição Nucleofílica SN1 e SN2 Reações Nucleofílicas Substituição Eliminação 4 Leaving group SubstrateNucleophile + X - C NuNu: - C X ++ X - Nu HC C Nu: - C C H X Reações dos Haletos de Alquila: Substituições Nucleofílicas e Eliminações Substituição Eliminação Nu + - H X Nu + X - + H Os haletos de alquila têm um átomo de C que pode reagir com nucleófilos. Eles podem reagir de duas maneiras: substituição do grupo X pelo nucleófilo ou eliminação de HX para formar um alceno. grupo abandonador ou grupo de saída nucleófilo eletrófilo - . . . . . . . . R N u + X . . . . . . d + d - N u : - + R X Reações de Substituição Nucleofílica Alifática diversidade da Substituição Nucleofílica: CH 3 Cl + OH- CH 3 OH + Cl- CH 3 CH 2 I + CH 3 O- CH 3 CH 2 OCH 3 + I- CH 3 CHCH 2 CH 3 + I- CH 3 CHCH 2 CH 3 + Br- CH 3 CHCH 2 I + - C N CH 3 CHCH 2 C N + I- CH 3 CH 2 I + NH 3 CH 3 CH 2 NH 3 + + I- Br I CH 3 CH3 Br H3C H CH3CH2 HO Br CH3H CH3CH2 HO d d CH3 H CH3CH2 HO Mecanismo - SN2 SN 2. Solventes Nucleófilo Grupo de saída Os solventes próticos, com grupos N-H ou O-H, não são favoráveis ao mecanismo SN2, pois estabilizam o nucleófilo. Para satisfazer este mecanismo, o ideal é o uso de solventes polares apróticos, que, embora não estabilizam tanto o nucleófilo, podem estabilizar o grupo de saída, deslocando o equilíbrio para a direita. Nucleofilicidade não é sinônimo de basicidade: é a velocidade de ataque de um nucleófilo sobre um carbono eletrófilo. Por exemplo: o t- butóxido é uma base forte mas um péssimo nucleófilo, devido a impedimentos estéricos ao ataque. Para favorecer o mecanimo SN2, o nucleófilo deve ser forte ou moderado. Nucleófilos bons: MetO-, HO-, I-, CN- Nucleófilos ruins: MetOH, H2O, F -, HCN O grupo de saída é extremamente importante neste mecanismo. Um bom grupo de saída deve possuir um ânion estável após deixar o carbono. Os haletos são excelentes grupos de saída, por que eles atendem aos principais requisitos: 1. capacidade de sacar elétrons do carbono 2. não ser uma base forte ao deixar o C 3. ser polarizável (para estabilizar o estado de transição) Os haletos atendem a estes critérios, mas um dos melhores grupos de saída é o tosilato (um tioéster) que, devido à ressonância do anel, possui um ânion muito estável. Estabilidade do Carbocatíon Velocidade da Reação SN1 O Substrato 22 CH3C CH3 CH3 CH3C CH3 H CH2 CH3C H H C C C H H H H H CH H H > = > >= Stability A velocidade da substituição nucleofílica Via o mecanismo SN1 é governada pelos efeitos eletrônicos. A formação do Carbocátion é determinante da Velocidade de reação. Quanto mais estável o carbocátion, maior é a velocidade de formação, e maior a velocidade da substituição nucleofílica monomolecular S N 1- Efeitos eletrônicos The Nucleophile 26 HS- CN- I- CH3O - HO- Cl- NH3 H2O Reatividade do nucleófilo Efeito SN2 Forças dos nucleófilos Átomos de N Átomos de O Átomos de N/O NH2 - C2H5O- NH2 - C2H5NH - HO- HO- NH3 Ph-O - NH3 PhNH2 CH3CO2 - H2O O2N-Ph- NH2 H2O Nucleófilo forte – Nucleófilo fraca Grupo de saída (Nucleófugo ou grupo abandonador) Quanto mais fraca for a ligação entre o haleto e o carbono, mais rapidamente ocorrerá a substituição, em qualquer mecanismo. Assim, o “I” é o melhor grupo de saída (nucleófugo) que o “F”, pois sendo um átomo grande está mais fracamente ligado ao carbono, favorecendo a sua saída. •SN1 Velocidade da Reação aumenta em Solventes Polares Efeito Solvente C O H H O H HO H H O H H O H H O H H Efeito SN1 Efeito SN1 Efeito SN2 •Velocidade da Reação SN2 aumenta em Solventes Polares Apróticos Um solvente aprótico é aquele que não tem H para formar ponte. Geralmente... Solvente Tipo Veloc. Relat. CH3OH prótico polar 1 H2O prótico polar 7 DMSO aprótico polar 1300 DMF aprótico polar 2800 Acetonitrila aprótico polar 5000 CH3CH2CH2CH2Br + N3 Reações SN2 - Tipos de Solventes CH3CH2CH2CH2N3 Rearranjos de carbocátions Rearranjos de carbocátions Resumo
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