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Química orgânica
Curso: Química orgânica > Unidade 7
Lição 3: Reações dos alcoóis- Oxidação de álcoois I: Estados de oxidação e mecanismo
- Oxidação de álcoois II: exemplos
- Reações redox biológicas
- Proteção de álcoois
- Preparação de mesilatos e tosilatos
- Reações SN1 e SN2 de álcoois
- Formação de ésteres de nitrato
- Preparação de haletos de alquila a partir de álcoois
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Reações SN1 e SN2 de álcoois
Reações SN1 e SN2 de álcoois. Versão original criada por Jay.
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- Você comentou que o carbocátion é hibrido sp 2, não seria sp 3(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA4JL – Olá, meu amigo e minha amiga. Nós vamos ver algumas reações
de substituição nucleofílicas de álcoois. Partimos do princípio
que os mecanismos SN1 e SN2 já são conhecidos por vocês. Começamos aqui
com o álcool primário. Por que ele é
um álcool primário? Porque o carbono que está ligado na hidroxila,
que é o H, está ligado a um carbono, então ele é classificado
como um álcool primário. Nós vamos reagir ele
com o ácido bromídrico. Então nós temos um átomo forte,
o álcool vai se comportar como uma base e nós vamos produzir nesse processo
o brometo de alquila. Então, o que vai acontecer? Esse par de elétrons do oxigênio
vai atuar como nucleófilo e vai atacar o próton do ácido, ou do HBr, que vai ser o eletrófilo. Então na hora em que ocorre esse ataque,
o que vai acontecer? Esse par de elétrons da ligação
vai vir para o bromo. O que nós vamos ter aqui
produzido? Nós vamos ter os dois carbonos,
um, dois carbonos. Ligados nele, o oxigênio. O oxigênio já estava ligado
a um hidrogênio. No ataque, no H⁺, formou-se
mais uma ligação oxigênio-hidrogênio e nós temos aqui
o par de elétrons desemparelhados, ficando com a sua carga positiva. O que aconteceu com o Br? Então, o Br tinha
os seus três pares de elétrons, um, dois, três, quatro, cinco e seis,
então os três pares, ganhou mais um par,
ficando com a sua carga negativa. Seguindo a sequência dos elétrons,
o que aconteceu? Esse par de elétrons do oxigênio
juntou-se com o hidrogênio e veio produzir
essa ligação do O com H. Por outro lado, esse par de elétrons
do bromo com o hidrogênio veio formar esse par de elétrons
desemparelhados do Br⁻. Precisamos pensar agora
no mecanismo SN2. Nele precisamos de um agente nucleófilo
e um agente eletrófilo, além de um grupo de saída. Se nós escolhermos o álcool primário
em questão, o que vai acontecer? O oxigênio é mais eletronegativo, puxa o par de elétrons para ele,
gera uma densidade negativa, o nucleófilo vem e ataca esse carbono,
sendo o OH como grupo de saída. Essa não é a nossa melhor opção. Por outro lado, se o bromo vier aqui
e atacar este carbono, a água vai ser
nosso grupo de saída. Então, essa vai ser
a nossa melhor opção. O que vai acontecer? O oxigênio é mais eletronegativo
e puxou o par de elétrons para ele. O bromo que tem esse par de elétrons disponível
vai ser o agente nucleófilo e vai atacar esse carbono,
que é o agente eletrófilo. Consequentemente, esse par de elétrons
da ligação carbono-oxigênio vai ser empurrado para o oxigênio. O que nós vamos ter produzido
neste processo? Então, nós vamos ter aqui um,
um segundo carbono, aqui o bromo que entrou, lembrando que este carbono é o carbono onde teve
o ataque do bromo, o ataque nucleófilo. O que mais que foi produzido? O oxigênio estava
com seus dois hidrogênios ligados, e tinha um par de elétrons
disponível. Com esse par de elétrons
vindo do carbono e oxigênio, ele ficou com mais um par. Então o que nós temos de
movimentação dos elétrons? Esse par de elétrons veio e atacou o carbono,
formando a ligação carbono-bromo, e este par de elétrons que veio do carbono
e do oxigênio para a água, formou esse par de elétrons
em questão. O mecanismo SN2 ocorre claramente
neste processo, onde a gente teve esse
ataque nucleófilo nesse eletrófilo, produzindo aqui a água
e o bromoetano. Então esse foi
o mecanismo SN2. Nesse mecanismo SN2, às vezes
podemos pensar na estereoquímica, o que não ocorre nesse caso, porque o carbono que está em vermelho
está ligado a dois outros hidrogênios. Então não temos aqui a presença
do carbono quiral, ou seja, da estereoquímica. E esse é o único composto produzido aqui,
que é o bromoetano, nosso produto final. Então, nós temos aqui um álcool primário
produzindo como produto final o bromoetano. Desta vez nós vamos usar aqui
um álcool secundário. Por que ele é
um álcool secundário? Porque o carbono ligado na hidroxila
está ligado a dois outros carbonos. Portanto, ele é
um álcool secundário. Nós vimos em vídeos anteriores que ele reage
com o cloreto de tosila e com a piridina para formar o tosilato
no primeiro passo. O que nós vamos ter produzido
nesse primeiro passo? Então nós temos aqui
um, dois, três, quatro carbonos. Vamos lembrar aqui da estereoquímica
e a forma de cunha. Nós vamos desenhar aqui também
a forma de cunha e o oxigênio. O oxigênio tinha seus dois pares de elétrons
disponíveis e ligou nele o tosilato, e nós vamos usar a abreviatura de "Ts",
que nós vimos também em vídeos anteriores. Temos um ótimo grupo de saída formado e no próximo passo, nós vamos usar
o brometo de sódio, que está aqui novamente
com o mecanismo SN2. No mecanismo SN2, nós precisamos de um agente eletrofílico e um agente nucleofílico. Então, o que vai acontecer? O oxigênio é mais eletronegativo, vai puxar o par de elétrons para ele,
gerando aqui uma densidade negativa e vai gerar nesse carbono
uma densidade positiva. Então ele vai ser eletrofílico. Por outro lado, nós temos aqui o bromo
com pares de elétrons disponíveis e esse par de elétrons que vai
atacar o carbono será o nucleofílico. Então esse par de elétrons vem
e ataca o carbono. O que vai acontecer com o par de elétrons
entre o carbono e o oxigênio? Ele vai para o oxigênio. Então nós temos aqui
essa primeira etapa. Agora, temos que nos preocupar
com a estereoquímica. Nós temos aqui esta cunha,
vamos marcá-la assim, que indica que essa porção
está vindo em nossa direção. Assim, o ânion brometo tem que atacar
pelo lado oposto. Por ele atacar pelo lado oposto, ao desenhar o produto,
temos que colocar traços. Então vamos desenhá-lo aqui. Nós temos o produto,
um, dois, três, quatro, e nós temos aqui os traços
para o Br que entrou. Então vamos colocar o bromo
com seus um, dois, três, quatro, cinco, seis elétrons,
ou três pares. Pelo brometo ter atacado
pelo lado oposto, temos que inverter a configuração,
inversão total da configuração absoluta. Ao atribuir a configuração absoluta
para esse álcool aqui em questão, o que vai acontecer? Nós teríamos uma versão R
do enantiômero aqui e o nosso centro quiral
estaria neste carbono, que vai ser o mesmo centro quiral
do nosso produto, que é este carbono deste lado, sendo que formaríamos a versão S
do enantiômero aqui. O mecanismo SN2
inverte a configuração, porque o nucleófilo ataca
pelo lado oposto. Vamos ver mais um exemplo aqui, no qual vamos fazer uma reação
com o mecanismo SN1 e com um álcool terciário. Por que ele é
um álcool terciário? Porque o carbono que está ligado na hidroxila,
que é esse carbono, está ligado a três partes carbônicas. Portanto, ele é um álcool terciário. O nome desse álcool terciário
é o álcool terc-butílico ou terc-butanol. Ele vai reagir com
o ácido clorídrico concentrado. O ácido clorídrico vai funcionar
como ácido e o nosso álcool vai funcionar
como uma base. O mecanismo que vai acontecer é o SN1. Muito bem. O oxigênio tem
dois pares de elétrons, e um par de elétrons dele vai vir
e atacar o H⁺ do ácido. Por outro lado, esse par de elétrons do HCl
vai vir para o cloro. Então nós vamos ter aqui o cloro,
que já tinha três pares, um, dois, três, ganhou mais um e ficou com quatro pares
e uma carga negativa. E o que foi produzido? Foi produzido o que nós temos aqui,
os três carbonos. Ligado neles vem quem?
O oxigênio. O oxigênio tinha um hidrogênio ligado, veio mais um hidrogênio
do ataque do par de elétrons com H⁺, ficando somente
um par de elétrons disponível, adquirindo uma carga positiva. Movimentação dos elétrons: vamos lá. Esse par de elétrons do H com o Cl é este par de elétrons que nós
temos disponível no ânion cloreto. Esse par de elétrons do oxigênio aqui,
junto com o hidrogênio, produziu esta ligação
do O com H. Novamente temos um ótimo
grupo de saída, que é a água. No mecanismo SN1, esse par de elétrons se move
para o oxigênio, formando a água e produzindo um carbocátion
com carga positiva. Então, vamos desenhar aqui
o que foi formado. Nós temos aqui
os três carbonos ligados, um, dois,
três carbonos ligados. Como ele perdeu essa ligação
com o oxigênio, ele vai ficar com carga positiva,
ele vai ser o carbocátion. O que aconteceu? O oxigênio da água
tinha os dois hidrogênios ligados, um par de elétrons disponível, e ele recebeu mais um par
da ligação oxigênio-carbono, produzindo a água em questão.
Muito bem. Este carbono aqui, que foi o carbono
que perdeu o par de elétrons, é o mesmo que foi formar
o carbocátion. Por outro lado,
o que aconteceu? Esse par de elétrons
que foi para o oxigênio é esse par de elétrons disponível aqui. Então, no mecanismo SN1
nós tivemos produção de um carbocátion e a água como grupo de saída. Esse carbocátion
é um carbocátion terciário, por isso que esse álcool reage
via mecanismo SN1, por causa da estabilidade do carbocátion. No nosso passo final, temos um nucleófilo
que irá atacar o nosso eletrófilo. O que vai acontecer? O ânion cloreto vai vir
e atacar o nosso eletrófilo, que é o carbono aqui em vermelho. O produto disso é o cloreto de terc-butila,
que é o nosso produto final. Vamos fazer a estrutura dele aqui. Então a gente tinha
os três carbonos, o carbono que foi atacado
ligando no Cl e o Cl com seus três pares de elétrons disponíveis. Então, vamos analisar
a movimentação dos elétrons. Esse par de elétrons em azul
veio formar esta ligação do carbono com o cloro, e este carbono do carbocátion
é esse carbono aqui. Então, nós formamos neste processo
o cloreto de butila e perdemos água também. Essa é uma reação bem fácil de fazer,
ocorre na temperatura ambiente e precisa só de álcool terc-butílico
e um pouco de ácido clorídrico, sendo que, ao misturá-los, podemos formar
o nosso produto final desse jeito. Pensando na estereoquímica
e no mecanismo SN1, perceba que esse carbono aqui de vermelho
não é um centro quiral. Portanto, não precisamos nos preocupar
com a estereoquímica e sua influência no produto final. Refrescando a memória, tratando-se de um mecanismo SN1
para formar um carbocátion, esse carbono aqui
tem a hibridação SP2, ou seja, eles são planos. Então nós temos aqui o carbono
ligado nos três carbonos formando um plano só. Então, nós temos a presença
de um plano só. Como a hibridação é SP2, nós temos a presença
de um orbital p "puro". Vamos desenhar esse orbital p "puro"
com a carga positiva. Quando o nucleófilo
(vamos representar aqui) for atacar esse carbocátion, ele pode atacar tanto de um lado
quanto de outro lado desse plano. Caso seu produto final
tenha um centro quiral, é necessário pensar na estereoquímica, o que não é o caso aqui. Não há centros quirais
neste carbono. Temos então, aqui, alguns exemplos
de reações SN1 e SN2 para álcoois.