Entenda um pouco mais sobre estes mecanismos e, talvez, perceba que todos os outros seguem uma l

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Entenda um pouco mais sobre estes mecanismos e,
talvez, perceba que todos os outros seguem uma
lógica similar.
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SN2 Substituição nucleofílica bimolecular

• De uma forma geral, quando um nucleófilo encontra
  um haleto de alquila ele pode fazer duas coisas

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Atacar o carbono diretamente e deslocar o íon
haleto, ou atuar como uma base, induzindo a
de-hidro-halogenação do haleto de alquila e
produzir um alceno. O último caso, refere-se à
eliminação bimolecular (E2). O primeiro, à
substituição nucleofílica bimolecular - SN2.
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Mas a pergunta é por quê cargas d'água iria um
nucleófilo atacar um carbono?! A resposta está no
simples fato de que cargas opostas se atraem. Um
nucleófilo é uma espécie química que é atraída
por cargas positivas - algumas vezes, chega a
possuir, de fato, carga negativa.
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Como o grupo de saída ligado ao carbono que irá
sofrer o ataque do nucleófilo invariavelmente
saca elétrons do carbono, deixa-o com uma carga
parcialmente positiva - um forte candidato para a
substituição nucleofílica.
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O ataque do nucleófilo sempre é ao longo do eixo
de ligação C-X - o caminho de menos energia para
a reação. Uma das principais características da
SN2 é que o processo provoca uma inversão da
configuração do átomo de carbono ligado ao grupo
de saída.
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A inversão da estereoquímica em átomos de
carbonos assimétricos durante uma reação SN2 é um
forte indício de que a reação passa por um
mecanismo concertado, envolvendo a formação de um
estado de transição onde o átomo de carbono faz
"5 ligações"! Na verdade, existe a formação de
duas ligações parciais (Nu-C e C-X).
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Outro detalhe importante nesta reação é que não
se observa a formação de um intermediário iônico.
Como consequência, nos casos onde, via SN1, o
haleto de alquila formasse um carbocátion
primário - altamente instável - as reações
parecem optar pelo mecanismo SN2.
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Em solventes menos polares, também, onde o
carbocátion do SN1 é pouco estável, a reação
ocorre preferencialmente via SN2.
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Efeitos que influenciam o mecanismos SN2

• 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 establizem tanto o nucleófilo,
  podem estabilizar o grupo de saída, deslocando o
  equilíbrio para a direita.

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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.
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Para favorecer o mecanismo SN2, o nucleófilo deve
ser forte ou moderado. Nucleófilos bons MetO-,
HO-, I-, CN-Nucleófilos ruinsMetOH, H2O, F-,
HCN
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O grupo de saída é extremamente importante neste
mecanismo. Um bom grupo de saída deve possuir um
ânion estável após deixar o carbono.
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Os haletos são excelentes grupos de saída, por
que eles atendem aos principais requisitos1.
capacidade de sacar elétrons do carbono2. não
ser uma base forte ao deixar o C
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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.
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SN1 Substituição nucleofílica unimolecular

• Os produtos de uma reação SN1 são similares aos
  da reação SN2, mas o mecanismo é completamente
  diferente.

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Nesta reação, não ocorre inversão do configuração
do carbono eletrófilo, e pode acontecer
rearranjos do carbocátion neste mecanismo, há a
formação de um intermediário iônico.
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Embora a velocidade da reação dependa da
concentração do substrato, a alteração da
concentração do nucleófilo não tem qualquer
efeito na velocidade da reação. Isto significa
que a etapa limitante não envolve a participação
do nucleófilo. Neste mecanismo, a velocidade
segue a seguinte lei vk.substrato.
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Como o nucleófilo não participa da etapa
limitante da velocidade, a nucleofilicidade do
nucleófilo não tem efeito sobre a reação isto
significa que nucleófilos pobres, como água e
álcoois, podem reagir via SN1.
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Esta reação envolve a formação de um carbocátion
na etapa determinante da velocidade.
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Neste caso, podem ocorrer rearranjos na estrutura
do carbocátion - como a migração de um grupo
metila ou de um próton ligados aos carbonos
adjacentes - no sentido da formação do
carbocátion mais estável.
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Por isso, a estrutura do produto nem sempre se
assemelha a do substrato de partida.
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E1 Eliminação de primeira ordem

• A reação de eliminação que ocorre pelo mecanismo
  E1 passa por uma etapa inicial com a formação de
  um carbocátion. Esta é a etapa lenta, que envolve
  o desprendimento do grupo de saída.

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A etapa seguinte é o ataque do nucleófilo - mas
não sobre o carbono e sim sobre um átomo de
hidrogênio (próton) ligado ao carbono adjacente.
O resultado é a produção de dois carbonos sp2, ou
seja, a formação de uma ligação dupla.
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A velocidade da reação depende somente da etapa
lenta - não é influenciada pela concentração do
nucleófilo. A lei da velocidade, então, é
vk.substrato.
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O solvente ideal para uma reação acontecer via
SN1 é um que estabilize o ânion liberado e também
o carbocátion formado. O substrato deve ser um
carbono altamente substituído carbonos primários
e haletos de metila não reagem via E1.
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O substrato deve ter um bom grupo de saída, como
haletos ou tosilato. A natureza do base não é
muito importante, pois esta não participa da
etapa lenta.
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Como a reação ocorre via formação de um
carbocátion, podem ocorrer rearranjos, assim como
no caso das reações SN1, no sentido da formação
do carbocátion mais estável.
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E2 Eliminação de segunda ordem

• O termo E2 significa "Eliminação Bimolecular", ou
  "Eliminação de segunda ordem".

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Como em qualquer reação de eliminação, o produto
tem um grau a mais de insaturação que o substrato
de partida. A de-hidro-halogenação de um haleto
de alquila, por exemplo, produz um alceno.
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Em contraste às reações E1, as reações E2 são
promovidas por uma base forte a base é vital
para a reação, e está diretamente envolvida na
etapa determinante da velocidade. Como a reação é
bimolecular, envolve uma cinética de segunda
ordem, isto é, duas moléculas precisam colidir
para que a reação ocorra.
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A lei da velocidade para uma reação via E2 é
vk.substrato.base. Como mostra o mecanismo,
os átomos H e X precisam estar em carbonos
adjacentes, e o ataque da base sempre é
antiperiplanar.
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A polaridade do solvente não é muito importante.
Tal como na reação E1, o substrato deve ser
altamente substituído.
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Como E2 não passa pela formação de intermediário
iônico (carbocátion), não ocorrem rearranjos na
estrutura do substrato. Este deve possuir um bom
grupo de saída.
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Esta reação provoca o surgimento de uma
estereoquímica preferencial se os grupos R
ligados ao carbono que possui o grupo X forem
diferentes, assim como os grupos R ligados ao
carbono que irá perder o hidrogênio, existe
apenas uma orientação possível.
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Na qual o hidrogênio e o grupo X estão em posição
antiperiplanar. Isto pode levar à formação de
apenas isômeros R ou S do alceno.
Fonte QMCWEB