Eliminação E2: estereoespecificidade

RKA3JV - A reação E2 é uma reação estereoespecífica, o que significa que a estereoquímica do substrato determina a estereoquímica do produto. Por causa do mecanismo. E por razões de tempo, eu tenho que assumir que você já está familiarizado com o mecanismo E2 e você entenda as projeções de Newman e projeções de sawhorse (fórmula estrutural). Assim, o carbono que está ligado ao bromo seria o nosso carbono alfa, o carbono ligado ao carbono alfa seria o nosso carbono beta. E nós sabemos que em um mecanismo E2, nós vamos levar este próton beta. A nossa base forte vai tomar os prótons beta. Então, vamos olhar para baixo, essa ligação beta alfa aqui. Então, vamos pensar que você está olhando a partir daqui e você olha para baixo nesta ligação. Você vai ver que é um grupo metila, que está indo para cima e para a direita. E assim, na nossa projeção de Newman, o grupo metil está aqui. O hidrogênio estaria indo para cima e para a esquerda, então aqui o nosso hidrogênio está em branco. O nosso grupo fenil que, lembre-se, é apenas um anel de benzeno. Então, isso vai estar indo para baixo na nossa projeção de Newman. E nós pensamos sobre o carbono atrás, o carbono alfa. Temos um bromo que estaria indo para baixo e para a direita. E sabemos que há também um hidrogênio ligado ao carbono alfa, este, que estaria indo para baixo e para esquerda. E nós temos um outro grupo fenil, que estaria indo para cima na nossa projeção de Newman. Então, este aqui é o nosso grupo fenil. Sabemos que o mecanismo E2 precisa ter um átomo de hidrogênio antiperiplanar do bromo. Por isso, se olhamos nessa projeção, nós já temos isso. Este hidrogênio em branco já está na posição antiperiplanar com este bromo. De modo que temos o que precisamos para o mecanismo E2 ocorrer. Esta é realmente a mesma projeção de Newman, eu só a redesenhei para que a linha em magenta, que eu desenhei, fique um pouco mais evidente. Então, seria essa linha. E aqui seria o hidrogênio em branco. Isso significa que o nosso grupo metil estaria aqui em amarelo. E o grupo fenil iria para baixo, para esquerda. Então, nós já falamos do carbono da frente. Agora, o carbono de trás, o bromo iria para baixo, o grupo fenil iria para cima e para a direita. E o hidrogênio seria aquele em amarelo, indo para cima e para a esquerda. E, novamente, essa é a mesma projeção de Newman, só que agora ficou um pouco mais claro de ver porque o hidrogênio está na posição antiperiplanar do nosso bromo. Você pode desenhar o produto neste momento, a partir dessa projeção de Newman. Você pensa sobre uma base forte, que vem junto e toma o seu próton do carbono beta. Estes elétrons se movem para formar uma ligação dupla e, ao mesmo tempo, estes elétrons se movem para formar o ânion brometo. Então, vamos em frente e desenhar o produto desta reação. Então, a partir da projeção de Newman você precisa pensar um pouco sobre o grupo fenil e este grupo metil. Eles estão no mesmo lado da ligação dupla que se formou. Então, deixe-me desenhar nossa ligação dupla aqui. Então, teremos um grupo fenil e o nosso grupo metila estaria do mesmo lado da ligação dupla. Por outro lado, do outro lado da ligação dupla, teríamos este hidrogênio e este grupo fenila e vamos chamar aqueles e vamos desenhar estes. Por isso, este seria o carbono de trás e aqui seria o hidrogênio. E no carbono da frente eu teria o grupo fenila, então, este é o produto da reação. Pode ser um pouco difícil de ver a partir da projeção de Newman, então, aqui está uma projeção de sawhorse, outro ponto de vista pode ser mais fácil de ver. Então, vamos destacar tudo novamente. Portanto, este seria o nosso carbono alfa e este seria nosso carbono beta. Portanto, a nossa base forte vai levar o próton beta e estes elétrons movem-se para cá, para formar uma ligação dupla, e estes elétrons saem para o bromo, formando o ânion de brometo. O grupo fenila e o grupo metila estão no mesmo lado, então, são estas aqui. E do outro lado, você teria o grupo fenila e o hidrogênio. Então, fenila e hidrogênio. Os grupos fenila estão em lados opostos da ligação dupla. Então, este seria um E alceno. Vamos olhar isso em um vídeo, eu acho que pode ser um pouco útil olhar para o modelo formando o alceno. Vamos olhar para o nosso haleto de alquila. Podemos ver que os grupos em roxo são os grupos fenila, em vermelho temos o bromo. E neste carbono nós temos um grupo metila saindo para nós no espaço e um grupo hidrogênio que está indo para longe de nós no espaço. Vamos olhar para baixo, nesta ligação. Note que eu estou novamente utilizando elásticos para visualizar melhor o mecanismo E2. Então, vamos olhar para baixo. Então, vamos olhar nessa direção e ver a projeção de Newman. Então, temos aqui a projeção de Newman e já temos nosso hidrogênio beta, na posição antiperiplanar, com o bromo. Então, eu posso girá-lo um pouco e posso girar um pouco mais, para que possamos vê-lo a partir de uma projeção de sawhorse. E a nossa base forte irá tomar prótons deste hidrogênio, então, vamos fingir que o próton foi embora. Vamos também fingir que o bromo foi embora e você vai ver a ligação dupla que se formou aqui. Observe como os dois grupos fenila estão em lados opostos da ligação dupla, de modo que este é o nosso produto. Vamos fazer uma outra reação E2 e observe como é semelhante este exemplo com o último, a única diferença é a estereoquímica neste carbono. Agora, o hidrogênio está saindo para nós no espaço e o grupo metila vai para longe de nós no espaço. E vamos ver como mudar a estereoquímica afeta a estereoquímica do produto. E precisamos olhar para baixo na nossa ligação, de modo que este seja o nosso carbono alfa e este seja o carbono beta. Então, estaríamos olhando para o carbono beta, nós vamos olhar para baixo dessa maneira, como fizemos no exemplo anterior. E vamos pensar sobre a projeção de Newman que teríamos. Agora, o nosso hidrogênio, vou destacar em branco aqui, seria este indo para cima e para a direita na nossa projeção de Newman. O nosso grupo metila está indo para cima e para a esquerda, e o nosso grupo fenila estaria indo para baixo. Então, este é o nosso carbono da frente. O nosso carbono de trás, teria o bromo indo para baixo e para direita. E o átomo de hidrogênio, no carbono alfa, estaria para baixo e para a esquerda. E, depois, temos o nosso grupo fenila indo para cima. E esta é a nossa projeção de Newman. Observe que dessa vez o nosso hidrogênio beta não está na posição antiperiplanar com o nosso bromo. Então, nós vamos ter a necessidade de girar sobre a nossa ligação simples, nós vamos fazer isso em um minuto. Primeiro, vamos apenas chegar a essa projeção de Newman. Então, eu só vou desenhar uma linha para mostrar que o grupo metila está na posição antiperiplanar com o bromo. Apenas para nos ajudar a visualizar a foto. E aqui temos o mesmo grupo metila e, em seguida, o nosso bromo. Portanto, mais uma vez, essa projeção de Newman é igual à outra projeção de Newman, eu só estou girando um pouco para a direita. Então, deixe-me destacar tudo. Este seria o hidrogênio, em branco. Nós temos o nosso grupo fenila aqui e, em seguida, em nosso carbono de trás, teríamos nosso hidrogênio em amarelo, teríamos o nosso grupo fenila aqui. Então, os grupos fenila estão em uma posição ante em relação um ao outro. Então, vamos ao vídeo agora. Assim, podemos girar nossa ligação simples para que possamos entrar em uma conformação em que o nosso próton beta esteja na posição antiperiplanar com o nosso bromo. Vamos pensar sobre a estereoquímica no carbono. Agora, o hidrogênio está saindo para nós e o grupo metila está indo para longe de nós. Se nós olharmos para baixo essa ligação carbono-carbono, vamos ver nossa primeira projeção de Newman. E observe que o nosso hidrogênio beta não é antiperiplanar ao nosso bromo. Então, eu vou girar toda a molécula um pouco assim, para que possamos ter uma conformação adequada. Agora, o nosso hidrogênio beta está em uma posição antiperiplanar com o nosso bromo. E observe agora que os nossos dois grupos fenila estão em uma posição gauche, uma posição alternada. Então, se eu virar um pouco as coisas para ver de uma outra forma, vemos uma projeção de sawhorse. Então, imagine que tiramos o próton beta, de modo que o próton beta vai embora. E finja que o bromo agora vai embora também. E podemos ver o nosso produto, os nossos dois grupos fenila acabam do mesmo lado da ligação dupla. Eu espero que o vídeo tenha deixado claro como descobrir os produtos. Mas, se você não tem um conjunto de modelos de teste, você tem que usar seus próprios desenhos. Portanto, esta linha em magenta que eu desenhei, eu esqueci de desenhá-la dentro dessa projeção de Newman. De modo que há essa linha, então você percebe que o seu próton não é antiperiplanar, você terá que rodar. Eu gosto de pensar sobre a rotação do carbono da frente. Eu posso tomar este hidrogênio e eu vou move-lo até aqui. Eu vou mover este grupo metila até aqui e eu vou mover o grupo fenila até aqui, nesta posição. Assim, o hidrogênio em branco acaba ficando na posição vertical. O grupo metila acaba indo para baixo e para a esquerda, e o grupo fenila acaba indo para a direita. Então, você não precisa necessariamente um modelo definido para fazer isso. Agora, nós temos o hidrogênio em uma posição periplanar ao nosso bromo. Então, a partir dessa projeção de Newman você pode desenhar o produto. Uma base leva o nosso próton beta e estes elétrons se movem aqui. Estes elétrons saem para o nosso bromo. E, assim, nossos dois grupos fenil ficam do mesmo lado da ligação dupla. Observe que eles são gauche nessa projeção de Newman. Então, se eu desenhar a minha ligação dupla no carbono de trás, nós teremos um grupo fenila, no carbono da frente, teremos um outro grupo fenila. Então, os grupos do outro lado, da dupla ligação, serão átomos de hidrogênio, no carbono de trás e um grupo metila no carbono da frente. Então, deixa-me desenhar isso nosso produto. Portanto, eu tenho um grupo metila no carbono da frente, e um hidrogênio na parte de trás. Se preferir, do ponto de vista da projeção de sawhorse, a base pega o nosso próton beta, esses elétrons se movem para formar uma dupla ligação e esses elétrons saem para o bromo. E temos nossos dois grupos fenila do mesmo lado. E assim, eles estão aqui, eles estão do mesmo lado, e teríamos o grupo metil e o nosso hidrogênio do mesmo lado na nossa dupla ligação. Então, teríamos aqui hidrogênio e grupo metila do mesmo lado. Note que isso é um Z alceno, estereoquímica é tão diferente para o nosso produto em comparação com a primeira reação. E, na verdade, essa reação seria muito mais lenta do que a primeira reação, e isto por causa destes dois grupos fenila aqui. E esta conformação, onde temos o nosso bromo antiperiplanar, esta não é definitivamente a conformação mais estável. Tudo bem, temos esses grupos fenila realmente volumosos, desajeitado um para o outro. Isso significa que essa reação seria mais lenta, porque teríamos que ter essa conformação para esse mecanismo ocorrer, e esta não é uma conformação muito estável. Se voltarmos aqui, para a primeira reação que nós fizemos, quando nós tivemos o nosso próton na posição antiperiplanar para o nosso bromo, nossos dois grupos fenila eram ante uns aos outros. Por isso, eles são relativamente longe um do outro. Portanto, essa seria uma conformação mais estável, e, assim, essa reação acontece muito mais rápido do que a segunda reação. Finalmente, vamos resumir as duas reações que vimos. Então, à esquerda, a estereoquímica do carbono, com o nosso grupo metil saindo para nós e nosso hidrogênio indo para longe nós, nos deu um E alceno, como nosso produto. Com os nossos dois grupos fenila em lados opostos da dupla ligação, mudamos a estereoquímica. Então, agora o hidrogênio está saindo para nós e o grupo metila vai para longe de nós. Temos um produto diferente, temos o Z alceno. Temos os nossos grupos fenila do mesmo lado da ligação dupla. Então, esses exemplos mostram como é uma reação estereoespecífica. O mecanismo E2 significa que a estereoquímica do substrato determina a estereoquímica do produto.