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_____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ Resolução da lista de exercícios 8 – Reações de Eliminação 1. Dar as estruturas dos produtos de dehidroalogenação (considerar possíveis rearranjos): a) 1-bromoexano b) 2-bromoexano 2. Sugira um mecanismo para as duas reações de eliminação. Por que a primeira reação leva a mistura de produtos e a segunda a somente um produto? Reações em meio ácido, podem ser somente E1, pois a base não entra na equação de velocidade. Haleto de alquila primário não reage por E1 - Carbocátion instável H Base E2 Br (a) Haleto de alquila secundário Pode reagir por E1 ou E2, vai depender das condições reacionais Em ambos os mecanismos a dupla ligação mais substituída prevalece Br Base E1 ou E2 (b) H H Produto majoritário OH H3PO4 Aquecimento Razão 4 : 1 OH OH HBr Aquecimento _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ Na verdade se repararmos bem, a questão não leva em conta o rearranjo para carbocátion terciário e, por isto, um dos produtos possíveis não é listado. 3. Arranje os compostos na ordem decrescente de reatividade na dehidroalogenação com base forte: a) 2-bromo-2-metilbutano b) 1-bromopentano c) 2-bromopentano e d) 3-bromopentano OH H3PO4 Aquecimento OH OH HBr Aquecimento E1 OH2 H H HH E1 OH2 OH2 OH2 H Primeiro OH sai, carbocátion tem somente um H vizinho OH2 -H2O HH H H HH Segundo OH sai. existem 6 H vizinhos. No entanto, todos levam ao mesmo produto. Carbocátion Secundário Rearranjo 1,2-H H H H H Carbocátion terciário H HH H H H Produto majoritário Dupla mais substituída _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 4. Qual seria o produto predominante das reações E1 e E2 dos seguintes compostos? Comentar conformação necessária para a reação. Br NaOH Base mais forte: predomina E2 sobre E1 Produto majoritário Mais substituído Br NaOH H H H Haleto terciário a) b) H NaOH Br c) Haleto Primário H Produto majoritário Mais substituído NaOH H d) Br H Perda de qualquer um dos H leva ao mesmo produto Ordem de reatividade: a > d ~ c > b Haleto secundário Haleto secundário Br Br Cl a) b) c) a) Me H Br H H Trans E2 Tem somente um H anti ao Br 1 2 34 Me H H Br Me H H Br Como não importa se o H está anti ao Br, o confôrmero mais estável é que reage. E1 Confôrmero mais estável Me H Rearranjo 1,3 H de carbocátion H C+ 20 C+ 30 H H H H Produto majoritário _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 5. Cada um dos seguintes haletos de alquila sofrem rearranjo na reação E1. Para cada composto, mostre a estrutura do carbocátion original, do carbocátion rearranjado e indique o produto principal. a)(CH3)2 CHCHCICH(CH3)2 b) (CH3)2CHCHBrCH2CH2CH3 b) H Me Br H H Trans E2 Tem dois H anti ao Br 1 2 34 H Me H Br H Me H Br Como não importa se o H está anti ao Br, o confôrmero mais estável é que reage. E1 Confôrmero mais estável C+ 20 C+ 30 Produto majoritário H Me H H H H H H Rearranjo 1,3-H c) Cl H Me Apesar de o Cl estar em axial, este é o confôrmero mais estável, pois Me está em equatorial. Ambos E2 e E1 reagem neste confôrmero. E2 H H A perda de qualquer um dos H leva ao mesmo produto Cl H Me H H E1 Me H H C+ secundário A perda de qualquer um dos H leva ao mesmo produto _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 6. Qual o composto de cada par abaixo sofre reação de E2 mais rapidamente? a)(CH3)2CHCHBrCH2CH2CH3 ou (CH3)2CBrCH2CH2CH3 b) (CH3)2CHCHCICH3 ou (CH3)2CHCH2CH2Cl a) O primeiro é um haleto secundário e o segundo é terciário. Ambos podem levar a uma dupla ligação trissubstituída como produto majoritário, mas a abstração do próton no segundo composto é mais rápida devido ao menor impedimento estérico. b) O primeiro é um haleto secundário e o segundo primário. O primeiro leva a reação mais rápida. Base Base Br H H Trisubstituída Prod. Majoritário Disubstituída Br HH Base Base Trisubstituída Prod. Majoritário Disubstituída _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 7. Como obter o (E)-1-bromo-1,2-difenileteno via reação E2. 8. Dar os produtos da reação de eliminação abaixo, em condições de E2 e considerando a estereoquímica. 9. Dar o produto majoritário de eliminação E2: Ph Br Ph (E) -1-Bromo-1,2-Difenileteno Br H Ph Br Ph H Br HPh H Ph Br Quando Br está anti ao único H do carbono vizinho, as duas fenilas sã o obrigadas a ficarem no mesmo lado. Base Ph Br Ph Br H Ph Br Ph H Girando para ver a configuração absoluta dos centros (H colocados para trás do plano) Ph Br H Ph H Br (S) (R) Ph Ph Br Br ou Bromo tem prioridade em relação a fenila Br Me Base/E2 Br Me Br Me H H Tem dois H anti ao Br quando ele fica em axial A perda de qualqer um deles leva ao mesmo produto ou Br H Ph H Me H EtO- E2 H D Br Me Base E2 _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 10. Qual o álcool de cada par abaixo leva a desidratação com maior facilidade? a) 1-pentanol ou 2-pentanol b) 2-metil-2-butanol ou 3-metil-2-butanol c) 2,3-dimetil-2-butanol ou 2,3-dimetil-1-butanol Br H Ph H Me H EtO- E2 Br H Ph H Me H Br H Ph H HMe Br H Ph H MeH H Me H Br PhH Metila e Fenila em lados opostos H H Me Br PhH Metila e Fenila no mesmo lado E2 E2 EtO- EtO- H MeH Ph Dupla ligação E Produto majoritário Me HH Ph Dupla ligação Z H D Br Me Nesta conformação não ocorre E2, GA deve estar em axial. Br Me D H Base Me Br Me D H H H Base Me D H _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ A reação de desidratação ocorre em meio ácido, para tornar o OH bom GA. Portanto, é um mecanismo E1 via C+. Quanto mais estável o C+, mais estável o ET1 e mais rápida a reação. a) 2-pentanol (forma C+ secundário) b) 2-metil-2-butanol (forma C+ terciário) c) 2,3-metil-2-butanol (forma C+ terciário) 11. Dar os produtos e mecanismos das reações abaixo. Qual produto se forma em maior quantidade? Lembre-se de considerar mecanismos de Substituição e eliminação. a) CH3CH2Br EtOH EtO-Na+ t.a b) (CH3)2CHBr t-BuOH t-BuO-Na+ 60 0C c) (CH3)3CBr ETOH 60 0C (a) CH3CH2Br EtOH EtO-Na+ t.a (b) (CH3)2CHBr t-BuOH t-BuO-Na+ 60 0C (c) (CH3)3CBr ETOH 60 0C CH3CH2OEt SN2 majoritário H HH H E2 Substrato primário, base/nu pequeno: favorece SN2 Substrato secundário pode levar a SN1 ou SN2 e ainda E1 ou E2. Tem uma base forte e impedida e alta temperatura, favorece E2. Podem-se formar outros produtos, mas em bem menor quantidade. HH3C substrato terciário pode levar a SN1, E1 ou E2. Não há base forte, somente solvente, por isto deverá ser SN1 ou E1. Como ocorre em alta temperatura, favorece E1. (CH3)3COEt SN1 CH3 CH3H H E1 majoritário _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 12. Dar os produtos de eliminação, mencionar os produtos majoritários. CH3 H D CH3 H Br EtO- H Ph OTs H EtO- CH3 H D CH3 H Br H H3C Br H3C DH H H3C Br CH3 DH D CH3H3C H CH3 Br H CH3 DH CH3 HH3C H Z E Majoritário Ph Produto Zaitzev (mais substituído) Majoritário H Ph OTs H EtO- H H Ph Produto menos substituído (Hoffmann) CH3 HBrH3CH2C EtO- CH3 EtH(H3C)3+N EtO- H CH3H H3C Produto majoritário mais substituído Zaitzev GA carregado, deixao H do carbono vizinho mais ácido. Caráter E1CB. Produto Hoffmann é majoritário.H CH2 Et _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 13. As reações dos isômeros Cis e Trans do cloreto de 4-t-butilcicloexil- trimetilamônio com t-butóxido de potássio em t-butanol foram comparadas. O isômero Cis leva a 90% de 4-t-butilcicloexeno e 10% de n,n,-dimetil-4-t-butilcicloexilamina. O isômero Trans leva somente ao último produto em rendimento quantitativo. Explique o que ocorre. 14. Na reação do 2-Bromobutano, indicar o mecanismo analisando os resultados abaixo: Base 1-Buteno (%) Trans-Buteno (%) Cis-Buteno (%) NaOMe 17 70 13 KOCHMe2 30 50 20 KOCMe3 50 30 20 KOCEt3 65 20 15 J. Chem. Ed. 1992, 69. Quando bases menores são utilizadas (linhas 1 e 2), a dupla mais substituída é formada, com preferência pela dupla trans. Quando bases impedidas são utilizadas (linhas 3 e 4) a dupla menos substituída é formada. Este comportamento é característica de mecanismo E2, que tem a regiosseletividade dependente do volume da base utilizada. Se fosse E1, a regiosseletividade estaria baseada na estabilidade do C+ e do complexo ativado. H N+(CH3)3 HH H H Cis Confôrmero mais estável tem t-butila em equatorial Possui 2 H anti ao GA, a eliminação de ambos leva ao mesmo produto. Como utiliza-se uma base forte, ocorre mecanismo E2. t-BuO- E2 Como a reação utiliza uma base forte e impedida, o produto E2 é majoritário. SN2 No entanto, també m é possí vel ocorrer SN2. Esta ocorre em um dos carbonos referentes a metila. O C do anel aromático é muito impedido estéricamente. N t-BuOCH3 H H N+(CH3)3 H H H t-BuO- Trans iSômero mais estável tem t-butila em equatorial. Neste caso não existe H em anti ao GA para ocorrer E2, por isto somente SN2 é possível. N t-BuOCH3 SN2 t-BuO- _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 15. Indique qual o mecanismo ocorre em cada caso e dê o(s) produto(s) indicando o produto majoritário (considere a estereoquímica de cada mecanismo e os mecanismos de substituição nucleofílica e eliminação). Justifique suas escolhas. a) CH3SCH3, somente SN2 é possível (metila ligado ao GA) a) CH3Br CH3S b) Me Et Br EtOH c) Me Et OTs SeEt d) NaHBr (b) Me Et Br EtOH (c) Me Et OTs SeEt (d) NaHBr Pode ocorrer todos os mecanismos de Eliminaç ão a Substituiç ão, já que o substrato é secundário e tem H alfa para perder. Como não há base ou nucleófilo e, somente há solvente, será SN1 ou E1. SN1 ou E1 Me Et OEt Produto SN1 racemiza (via carbocátion) Produtos E1, com alqueno mais substituído sendo o majoritário entre os dois. Me Et SeEt Inversão de configuração SN2 Como o substrato é secundário, poderia ser E1, E2, SN1 ou SN2. Como existe no meio uma espécie que é somente nucleófilo e, é um nucleófilo bom e carregado, ocorre SN2. E2 Novamente poderí amos ter qualquer mecanismo de Eliminaç ão ou Substituiç ão, em relação ao substrato. Como NaH só age como base e, é uma base forte, o mecanismo é E2. Bases fortes favorecem E2 em realação a E1. Produto majoritário Dupla mais substituída. Grupos maiores mais distantes. _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 16. Proponha o mecanismo para a reação de eliminação na formação do tamoxifen e explique a formação da mistura de produtos. O álcool terciário como grupo de saída, a catálise ácida e a mistura de alquenos sugerem um mecanismo de eliminação de primeira ordem (E1). Dessa forma, somente um próton pode ser perdido e dependendo da conformação da molécula no momento da perda, os alquenos cis e trans podem ser formados. 17. Três produtos de substituição e três produtos de eliminação são obtidos a partir da reação mostrada abaixo. Sugira mecanismos para a formação desses produtos. OH O N(CH3)2 H2SO4 O N(CH3)2 Tamoxifen + outro isômero Mistura 1:1 OH O N(CH3)2 O+H2 O N(CH3)2 H2SO4 - H2O O N(CH3)2H Mistura de estereoisômeros Br CH3OH OCH3 OCH3 OCH3 _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ Os produtos de substituição nucleofílica são formados através de um mecanismo SN1 (solvólise) já que não há nucleófilo no meio reacional. Ocorre a formação de um carbocátion que pode sofrer rearranjo. Já os produtos de eliminação são formados por um processo de eliminação de primeira ordem, também provenientes da formação de carbocátion e posteriormente dos seus rearranjos, como mostra o esquema a seguir. Agora você já é capaz de desenhar os mecanismo!!! 18. Racionalize a variação na razão entre os produtos de Hofmann e Saytzeff para os isômeros do penteno com a mudança dos grupos de saída. X Br OTs S(CH3)2 -SO2CH3 +N(CH3)3 1-eno/2-2no 0,45 0,97 6,7 7,7 50 O aumento do volume do grupo de saída diminui a formação do produto de Zaitzeff (2- eno), mais estável por possuir a dupla ligação mais substituída e aumenta a formação do produto de Hofmann (1-eno) menos estável. Vários fatores podem contribuir para a formação do alceno menos substituído, porém acredita-se que o fator estérico seja o mais importante. Os grupos de saída mais volumosos como os grupamentos amônio e sulfônio interferem na aproximação da base nos processos de eliminação tipicamente de segunda ordem, aumentado o impedimento estérico do substrato. Isso, geralmente facilita à base abstrair o β-hidrogênio do átomo de carbono menos substituído para formar o alceno menos substituído. Além disto, grupos abandonadores carregados e fortemente retiradores de elétrons, podem deixar o H vizinho mais ácido, levando a uma E2 com caráter de E1CB (H sai um pouco antes da saída do GA - ET variável). Desta forma, aconteceria a formação de uma carga parcial negativa (no carbono que perde o H), melhor estabilizada em carbono menos substituído. Assim, a saída do H ligado a carbono menos substituído é preferencial. X EtONa,EtOH 1-Penteno 2-Penteno
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