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7/25/2019 Haletos de Alquila Substituio e Eliminao
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HALETOS DE ALQUILA
Substituio Nucleoflica e
Reaes de Eliminao de Haletos de
Alquila
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HO- + R X ROH + X-
haleto de alquila grupo de sada
nuclefilo
SN2
Ex: CH3Cl + HO- 60 oC
H2OCH3OH + Cl
-
V [CH3Cl] [HO-]
V= k [CH3Cl] [HO
-
]
-
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C Cl
H
H
H
O-
C
H
ClHO
H
H
Estado de transio
HO C
H
HH
(carter pentavalente)
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Um substituinte volumoso no haleto de alquila reduz asua reatividade: impedimento estrico
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Diagramas das coordenadas de reao para:(a) reao SN2 do brometo de metila(b) reao SN2 de um brometo de alquila estericamente
impedido.
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Reaes SN2 So Afetadas pelo Grupo deSada
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Quanto mais fraca for a base, melhor ela sercomo grupo de sada.
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O Nuclefilo Afeta uma Reao SN2
Nucleofilicidade a medida da rapidez com que uma
substncia (um nuclefilo) capaz de atacar umtomo deficiente de eltrons.
Nucleofilicidade medida pela constante develocidade (k).
DIFERENTEMENTE
Basicidade a medida da facilidade com que umasubstncia (uma base) compartilha seu par deeltrons livre com um prton.
Basicidade medida pela constante de dissociao
cida (Ka).
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Quando comparamos as molculas com o mesmotomo que ataca,
base mais forte,melhor nuclefilo
base mais fraca,nuclefilo pobre
OH
> H2OCH3O > CH3OHNH2 > NH3CH3CH2NH > CH3CH2NH2
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Estereoqumica da SN2
HO- + C
CH3
BrH
C6H13SN2
CHO
H CH3
Br
C6H13
CHO
CH3
H
C6H13
(R)-(-)-2-bromooctano (S)-(+)-2-Octanol
25D= -34,25o 25D= + 9,90
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A Reao de SN1
Substituio Nucleoflica Unimolecular
Ex.: (H3C)3C-Cl + H2O (H3C)3C-OH + Cl-+ H3O+
V = K[(CH3)3CCl]
acetona
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MecanismoC
CH3
CH3
H3C ClI)Etapa lenta
Determinante da velocidade da reao
C
CH3
CH3
H3C +
Intermedirio(carboction)
Cl-
C
CH3
CH3
H3C OH2rpido
C
CH3
CH3
H3C OH2II)
C
CH3
CH3
H3C OH
H
H2Orpido
C
CH3
CH3
H3C OH H3O+
III)
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Diagrama de energia livre para reao SN1
Energial
ivre
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Estereoqumica da SN1
C
H3CH2CH2C
H3C
H3CH2C
Br H2Oacetona
C
H3CH2CH2C
H3C
H3CH2C
OH CHO
CH2CH2CH3
CH3
CH2CH3
( S )-Metil-3-hexanol (R )-Metil-3-hexanol
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C
CH3
H3C CH3
H2O OH2
H+ H+
CCH3
CH3
CH3
OHC
CH3
HO
CH3
CH3
planar
(R) ( S )
inverso reteno
racemizao
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C
HH13C6
CH3
H2O
X-
a b
a b
CO H
C6H13
CH3CH OH
C6H13
CH3
retenoinverso
(predomina)
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R-X R+X- R+//X- R++ X-
Par inico
ntimoPar inico
separado porsolvente
ons livres
SN1 = racemizao
SN2 = inverso de configurao
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Fatores que afetam as reaes SN1 e
SN2
1. Estrutura do substrato
2. Concentrao e reatividade do nuclefilo
3. Efeito do solvente
4. Natureza do grupo de sada
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1. Efeito do substrato
metila > primrio > secundrio > tercirio
SN2
tercirio > secundrio > primrio > metila
SN1
Impedimento estrico
Estabilidade do carboction
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2. Concentrao e reatividade do nuclefilo
SN1: no afetada pela concentrao do N
SN2: depende da concentrao e do tipo do N
a)N com carga negativa sempre mais reativoque o cido conjungado.
Ex: H2O; RO- um nuclefilo melhor que ROH
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Se a reao realizada em fase gasosa, as bases maisfortes so os melhores nuclefilos
3. Efeito do solvente na SN2
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3. Efeito do solvente na SN2
Solventes polares prticos e solventes aprticos
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Entretanto, o fluoreto um melhor nuclefilo emsolvente apolar.
mais fcil quebrar interaes ondipolo entre umabase fraca e o solvente do que entre uma base forte e osolvente.
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CH NCH3
CH3
O
N,N-Dimetilformamida (DMF)
H3
C S
O
CH3
Dimetilsulfxido (DMSO)
H3C C
O
N
CH3
CH3
Dimetilacetamida (DMA)
[(CH3)2N]
3P O
Hexametilfosforicotriamida (HMPT)
Tambm, solventes polares aprticos, como o DMSO eDMF, facilitam a reao de substncias orgnicas, pois
solvatam ctions.
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Na+
O
S
H3C CH3
O
SH3C CH3
OS
H3C
H3C
O S
CH3
CH3
-
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Em DMSO a ordem de reatividade dos onshaletos segue a basicidade:
F -Cl -Br -I-
O oposto ocorre em gua:I-Br -Cl -F -
SN2 : A velocidade de reao maior em solventes
polares aprticos.
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(H3C)CCl etapa
lentareagente
[(H3C3)C Cl]
Separao de cargas
se desenvolvendo
(H3C)3C+ Cl
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Intermedirio, quanto mais
solvatado mais estabilizado
Na SN1, o solvente polar prtico desejvel, pois
aumenta a ionizao na etapa lenta da reaosolvatando o carboction e o grupo de sada.
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4. A natureza do grupo de sada
Grupo de sada:
o mesmo efeito para SN1 e SN2; o melhorgrupo de sada ser sempre uma base fraca.
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SN1 versus SN2
SN1 substrato que forma carboctionestvel, uso de nuclefilo fraco e solvente
polar prtico.
SN2 substrato desempedido, bomnuclefilo (alta concentrao), solvente polaraprtico.
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Ordem de reatividade para SN2:
metila > primrio > secundrioObs: haletos tercirios no reagem via SN2
Ordem de reatividade RI > RBr > RCl
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Reaes de Eliminao
C C
Y Z
Eliminao
yzC C Reao inversa
da adio
Reao de Desidro-halogenao:Mtodo para sintetizar alcenos via eliminao de HX,atravs de aquecimento e uso de base forte
Eliminao 1,2 ou eliminao
C C
H X
C CB-
HB X-
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H3C CH CH3
Br
EtO-Na+
EtOH55oH2C CH CH3 NaBr EtOH
79 %
H3C C CH3
Br
CH3
EtO-Na+
EtOH25o
H2C C CH3
CH3
NaBr EtOH
91%
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Bases utilizadas na desidro-halogenao
-OH / EtOH
RO-/ ROH
2ROH + 2 Na 2RO-Na++ H2
ROH + Na+H- RO-Na++ H2
Terc-butxido de potssio
CH3
HO CH3
CH3
2 K2
CH3
K+-O CH3
CH3
H2
-
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Mecanismos da desidro-halogenao
A reao de E2 ( Eliminao bimolecular)
(H3C)2CHBr
Brometo de isopropila
EtO-
H
H
CH3
HEtOH Br
-
H
CH3
Br
H
HH
EtO-
H
CH3
BrH
H
H
EtO-
H
H
CH3
HEtOH Br
-
= K [(H3C)2CHBr][EtO-]
-
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Orientao no ET
Incluindo a base, 5 tomos so envolvidos no ET e
necessitam estar em um mesmo plano (coplanares).A coplanaridade H-C-C-X necessria parasobreposio dos orbitais p
H
CH3
Br
H
H H
EtO-
Antiperip lanar
X
CH3
H
H
HH
EtO-
Simperiplanar
Somente em molculas rgidas
E l
-
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Exemplo:
Desidro-halogenao pode fornecer 2 produtos:
desidro-halogenao do 2-bromo-2-metilbutanopode fornecer o 2-metil-2-buteno e 2-metil-1-buteno
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Se a B-for EtO-/EtOH ou HO-/H2O o produtomajoritrio o alceno mais substitudo 69% (2-
metil-2-buteno) e 31% (2-metil-1-buteno)Segue a Regra de Zaitsev
Se a B-for o alceno menos
substitudo formado em maior proporo72,5% (2-metil-1-buteno) e 27,5% do 2-metil-2-buteno
Regra de Hofmann
C O-
H3C
CH3
CH3
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Orientao e as regras de Zaitsev e
Hofmann em molculas cclicas:
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Exemplo 1: Regra de Zaitsev
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Reao de E1
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Substituio versus eliminao
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Substrato primrio / EtO- SN2
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Substrato secundrio / EtO- E2
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Substrato tercirio no ocorre SN2 e areao de eliminao e altamente favorvel,especialmente a alta temperaturas se ocorreralguma substituio, ser viaSN1
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OBSERVAO
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OBSERVAO:
Temp. altas favorece E1 e E2;
Base impedida (tBuO-
) favorece eliminao;
H3CO-
H3C(CH2)15CH2CH2BrMeOH
65o
H3C(CH2)15CH CH2
E2 1%
H3C(CH2)15CH2CH2OCH3
SN2
99%
H3CCO
-
CH3
CH3H3C(CH2)15CH2CH2Br
tBuOH
40o
H3C(CH2)15CH CH2
E2 %
H3C(CH
2)15
CH2CH
2OCH
3SN2 %85 15
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Nuclefilo
Base forte/ pouco polarizvel (RO-
, NH2-
)E2
Base fraca (Cl-, H3CCO2-) ou polarizvel (Br -,
I-
, RS-
) favorece SN2
H3C C
O
O- H3C CH Br
CH3SN2
100 %
H3C C
O
O CH
CH3
CH3Br-
EtO-
H3CCHBr
CH3H3CCHCH2
E2
S 1 versus E1
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Na maior parte dos casos SN1 favorecida
em relao a E1, especialmente a baixastemperaturas. No geral, as reaes desubstituio com haletos tercirios no um
mtodo sinttico favorvel. Tais haletos,geralmente sofrem eliminao facilmente;
Altas temperaturas favorece E1 em relao SN1. Se eliminao desejada maisconveniente utilizar BASE FORTE e foraruma E2
SN1 versus E1
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SN1, SN2, E1 e E2
H3CX RCH2X RC(R)HX
metila 1a 2a 3a
SN2 SN2, excetocom baseimpedida oqual favoreceE2
SN2 com basesfracas (I-, CN-,RCO
2
-) e E2 combases fortes
(RO-)
No ocorre SN2.Solvlise produzS
N1/E1.
Baixas temperaturasfavorece SN1. Baseforte favorece E2
CR X
R
R