Eliminação versus substituição: substrato primário

RKA3JV - Neste vídeo nós vamos olhar para os substratos primários e descobrir se a reação é uma substituição ou uma eliminação. Portanto, para este haleto de alquila primário, sabemos que não pode ser uma reação Sn1, porque isso exigiria um carbocátion estável e não podemos fazer isso a partir deste haleto de aquila primário. Uma reação Sn2 é possível por causa da diminuição, do impedimento estérico deste haleto de alquila primário. Uma reação E1 está fora também, de novo, pela mesma razão que Sn1. Porque isso exigiria um carbocátion estável e um mecanismo E2 é possível. Portanto, agora o próximo passo é olhar para o nosso reagente e descobrir o que o reagente irá fazer. Assim, para esta reação temos um nucleófilo de enxofre, que sabemos que vai agir apenas como nucleófilo, e não como uma base. E uma vez que ele vai agir como nucleófilo, isso significa que E2 está fora de cogitação. Precisamos de uma base forte para que a reação E2 aconteça. Portanto, este deve ser um mecanismo Sn2, que sabemos que é o mecanismo consertado. Nosso nucleófilo ataca o nosso eletrófilo, ao mesmo tempo que nós começamos a perder o grupo de saída. Então, vamos formar uma reação entre o enxofre e este carbono aqui em vermelho. Ao mesmo tempo, estes elétrons saem para formar um grupo de saída iodeto. Então, vamos desenhar nosso produto final. Portanto, temos quatro carbonos e, em seguida, temos uma ligação para o nosso enxofre, que está ligado a um átomo de hidrogênio. Assim, o carbono em vermelho é este. E, por isso, este é o nosso produto. E nós não temos que nos preocupar sobre qualquer estereoquímica aqui, desde que não haja quaisquer centros quirais. Então, novamente, temos um haleto de alquila primário, e vimos que Sn1 e E1 estão fora de cogitação. Então, só podemos decidir entre Sn2 e E2. Então, olhamos para o nosso reagente e sabemos que DBN é uma base forte. Assim, esta reação vai ser uma reação E2 e não uma reação Sn2. Então, DBN tem que funcionar como uma base forte e nós sabemos que o halogênio está diretamente ligado a este carbono. De modo que este deve ser o nosso carbono alfa. Em um mecanismo E2 vamos tomar um próton, a partir de um átomo de carbono beta. Portanto, este é um carbono beta e há um átomo de hidrogênio neste carbono beta. Sabemos que DBN é uma base neutra, então, eu vou chamar aqui de uma base genérica com um par de elétrons desemparelhados. Esta base vai levar este próton e estes elétrons vão movimentar aqui. Ao mesmo tempo, estes elétrons saem para formar o ânion iodeto. Então, vamos desenhar o produto final. Nós temos essa cadeia de carbono longa aqui. Assim, uma ligação dupla nesta posição. Então, vamos formar uma ligação dupla nesta posição, vamos olhar para estes elétrons. Estes elétrons aqui, em magenta, irão mudar para cá para formar a nossa ligação dupla. Para este haleto de alquila primário aqui, novamente, vimos que Sn1 e E1 estão fora de cogitação. Então, nós estamos decidindo entre Sn2 e E2, assim, o próximo passo é olhar para o nosso reagente. E temos hidróxido de potássio, e nós sabemos que o hidróxido é um forte nucleófilo e uma base forte. Então, essa é uma das categorias que vimos em um vídeo anterior. Em um haleto de alquila primário, que não há impedimentos, a reação Sn2 estará fora de cogitação. Então, o nucleófilo pode atacar este carbono, ao mesmo tempo, estes elétrons saem para o bromo, para formar o nosso ânion brometo. Então, vamos ver o que acontece com o nosso carbono vermelho, que é este. Eu vou desenhar a nossa cadeia de carbono. Portanto, temos 1, 2, 3, 4, 5 carbonos e este carbono é aquele em vermelho. E anexado ao carbono em vermelho vai ser a nossa hora OH. Então, vamos formar um álcool a partir dessa reação Sn2. Para este haleto de alquila primário aqui, vamos, novamente, decidir se é Sn2 ou E2. Agora, nós temos o terc-butóxido de potássio como o nosso reagente. E este é semelhante ao problema anterior, em que nós tivemos como reagente o hidróxido de potássio. À direita, temos uma carga negativa sobre este oxigênio. Então, você acha que poderia atuar como um nucleófilo forte ou uma base forte. Mas, o terc-butóxido de potássio está estericamente impedido por causa deste grupo grande aqui. E por estarem impedidos estericamente, ele não vai chegar perto o suficiente para agir como um nucleófilo. Assim, a reação Sn2 está fora de cogitação. O que significa que esta deve ser uma reação E2. Então, deixe-me redesenhar o nosso haleto de alquila aqui, apenas para que possamos ver as coisas um pouco melhor. Com o bromo indo para baixo nesta direção, e sabemos que o carbono está diretamente ligado ao bromo. Aqui é o nosso carbono alfa, por isso vamos marcar este. E ligado ao carbono alfa está o carbono beta. Então, este é o nosso carbono beta e nós temos dois hidrogênios beta. Eu vou desenhar um aqui. Nós sabemos que nosso mecanismo E2, nossa base forte, vai ter que tomar prótons beta. Nossa base leva este próton, ao mesmo tempo que estes elétrons se movem para cá e estes elétrons saem para formar o nosso íon brometo. Então, o nosso produto final, vamos desenhar nossos carbonos aqui. Assim, devemos ter cinco carbonos e, em seguida, uma ligação dupla entre estes dois carbonos. Assim, nossos elétrons, em magenta, vão se deslocar por aqui para formar a nossa ligação dupla. Para o nosso último exemplo vamos olhar para o brometo de etilo reagir com água. Nós sabemos que não é Sn1 e sabemos que não é E1. Então, nós estamos decidindo entre Sn2 e E2. Sabemos que a água é um nucleófilo fraco e também uma base fraca. Uma vez que a água é uma base fraca, a reação E2 está fora de cogitação. Portanto, esta deve ser uma reação Sn2. Assim, o nucleófilo ataca o nosso haleto de alquila e forma uma ligação entre o hidrogênio e o carbono, bem aqui. E eu vou marcar este carbono em vermelho. Ao mesmo tempo, estes elétrons saem para o bromo, para formar o ânion brometo. Então, vamos desenhar o que temos aqui. Portanto, este oxigênio forma uma ligação com o átomo de carbono em vermelho. E um par de elétrons no oxigênio, que eu vou fazer em magenta, formariam esta ligação. O oxigênio ainda está ligado a dois hidrogênios, então, vou desenhar os dois hidrogênios aqui. E ainda temos um par solitário de elétrons no oxigênio, de modo que dá ao oxigênio uma carga positiva. Para chegar a um produto neutro, precisamos desprotonar isso. E assim, uma outra molécula de água vem junto e atua como uma base para tirar, digamos, que este próton aqui, deixando estes elétrons para trás no oxigênio para nos dar o produto final. Então, eu vou desenhar um OH aqui. Então, formaremos etanol. Agora, para que essa reação ocorresse seria necessária uma grande quantidade de calor, seria necessário também muito tempo. Portanto, não é uma reação muito prática. Para que uma reação Sn ocorra, é necessário um nucleófilo forte e a água não é um nucleófilo tão forte assim. Uma vez que essa reação é muito lenta, alguns livros dizem que ela não vai acontecer porque não é muito prática.