Mecanismo E2: cinética e substrato

RKA3JV - No nosso mecanismo de reação E2, nós temos o nosso halogeneto de alquilo, e temos a nossa base e nós temos este carbono aqui que está ligado ao halogênio. E ele é o carbono alfa. E o carbono que está aqui à esquerda, nós chamamos de carbono beta. E nós precisamos também de um hidrogênio para que a reação ocorra. Nós também temos estes quatro átomos aqui no mesmo plano. Por isso, nós representamos por essas linhas aqui, que são essas linhas retas que representam o mesmo plano dos nossos átomos. E nós precisamos também que este hidrogênio e o nosso halogênio, sejam opostos. Eu posso desenhar pontilhados entre os carbonos e posso dizer que isso é antiperiplanar. Ou seja, o nosso hidrogênio e o nosso halogênio são antiperiplanares, mas eles estão no mesmo plano. E este é o mecanismo que chamamos de mecanismo consertado, isso porque a nossa base fraca vem e pega este próton aqui. E aí, os elétrons dessa ligação vão se mover para essa ligação. Ao mesmo tempo, estes elétrons aqui se movem para o nosso halogênio, por isso é um mecanismo consertado. E se eu for observar o movimento dos meus elétrons, ou seja, estes elétrons aqui se moveram aqui para essa ligação e formou o nosso alceno. E quando você olha para as taxas globais da nossa reação, e você pensa na cinética, ou seja, na velocidade da nossa reação, eu posso colocar aqui que a nossa velocidade vai ser igual à constante de velocidade, vezes a concentração do nosso substrato. E isso elevado à primeira potência. E o nosso substrato é este halogeneto aqui. Nós multiplicamos isso pela concentração da nossa base, também à primeira potência. E a nossa base é essa base forte aqui. E essa é uma reação de eliminação, que ela depende dos dois. Ou seja, do nosso substrato e também da nossa base. Eu posso escrever o significado de E2 para você aqui. Então, E2 porque o "E" significa eliminação, já o 2 vem de biomolecular. Ou seja, depende tanto do substrato, quanto da nossa base. Ou seja, do nosso substrato e da nossa base. Então, vamos dizer que você aumenta a concentração do seu substrato por um fator 2. Eu vou colocar aqui, vezes um fator 2. E você aumente a sua concentração de base por um fator 2. O que acontece com a taxa global da reação? O que acontece é que você vai aumentar a sua velocidade de reação por um fator 4. Ou seja, nós temos aqui a velocidade da reação da primeira. Por causa do substrato, ela vai ser aumentada em 2. E vai multiplicar por 2 também, pelo aumento de 2 da nossa base. Por isso, a nossa velocidade global vai ser aumentada por um fator 4. E aí, essa reação é parecida com a reação Sn2, em termos de cinética. Ou seja, de velocidade, de movimento. E lembre-se, que em um mecanismo Sn2 tanto substrato como a base também estão lá. Isso porque também é biomolecular. Aqui nós temos o nosso halogeneto e o carbono que está ligado ao halogênio é este carbono, que nós chamamos de carbono alfa. E os outros carbonos, este carbono aqui é o carbono beta. E estes também são carbonos beta, mas eu vou utilizar somente este carbono aqui. Porque, neste caso, os carbonos beta são equivalentes. E nós também temos como base o nosso hidróxido. Então, redesenhando aqui a minha cadeia. Eu tenho aqui o meu bromo. Eu vou colocar os elétrons de valência nele e vou redesenhar também a minha base. Aqui a minha base e vou colocar os seus elétrons de valência e também a sua carga negativa. Agora, eu vou pegar o próton deste carbono beta aqui. Então, eu vou desenhar um hidrogênio, aqui o hidrogênio. Acontece que os elétrons dessa base vão atrair o próton hidrogênio, e, ao mesmo tempo, os elétrons dessa ligação aqui vão se mover para cá, formando uma ligação dupla. E, ao mesmo tempo, estes elétrons aqui vão se mover para o bromo. E aí, nós vamos formar um brometo. Aí, o seu produto final eu vou colocar aqui em cima. Então, eu vou ter aqui o meu alceno. Agora, eu vou ter a minha ligação dupla e a ligação entre os meus carbonos. Eu posso representar o movimento dos elétrons. Ou seja, estes elétrons aqui agora se moveram e formaram essa ligação dupla. Ou seja, mais uma ligação aqui. Eu também posso colocar o meu brometo. Eu vou colocar na mesma cor. Ou seja, eu tenho aqui o meu bromo. E o meu bromo tem os seus elétrons de valência. Agora, ele ganhou mais um par de elétrons e, por isso, ele ficou com uma carga negativa. Eu vou mostrar para vocês o movimento dos elétrons. Ou seja, estes elétrons aqui se moveram e foram para o bromo, que são estes elétrons aqui. Eu também possa adicionar os prótons ao meu hidróxido. Ou seja, este hidrogênio aqui eu posso adicionar ao meu hidróxido. E aí, eu vou ter a água. Eu posso representar aqui somando com o meu H₂O. E aqui, nós estamos apenas pensando em como o nosso alceno foi formado. E quando nós falamos de cinética, nós temos algo semelhante ao nosso mecanismo Sn2. Ou seja, ambos são biomoleculares. Mas quando você está falando da estrutura, E2 é muito diferente de Sn2. Ou seja, reações do tipo Sn2 não ocorriam quando você tinha um substrato terciário. E isso era por causa do impedimento estérico Ou seja, se você pensa no nosso nucleófilo, que é o nosso hidróxido atacando, você vai ter muitos impedimentos estéricos. Ou seja, os grupos de metil. Já no mecanismo E2, o nosso hidróxido não depende deste carbono aqui. Ou seja, ele só precisa deste próton. Eu vou te mostrar um vídeo para você ver a diferença entre essas duas reações. Aqui nós temos o nosso halogeneto de alquilo primário, com este halogênio em amarelo, que está ligado diretamente a este carbono. E tem três grupos de metil em torno dele. Se nós pensarmos neste halogeneto tentando participar de um mecanismo Sn2, o hidróxido tentou funcionar como nucleófilo e atacar este carbono. E aí, nós temos esses grupos de metil volumosos que bloqueiam o hidróxido. Por isso, temos o impedimento estérico a partir desses grupos de metil volumosos aqui. Se nós pensarmos em um mecanismo E2, nós estamos tentando tirar um próton, a partir dos átomos do carbono beta. E vamos dizer que nós tentamos pegar este próton aqui. Nós precisamos obter estes quatro átomos no mesmo plano. E é fácil de ver na projeção de Newman. Então, se eu virar, nós vamos ter uma visão um pouco diferente. E agora, nós podemos ver que estes quatro átomos estão no mesmo plano. Ou seja, é fácil para o hidróxido vir aqui e pegar este próton do carbono beta. Não há muito impedimento estérico e, por isso, é possível o mecanismo E2. Acabamos de ver que um halogeneto de alquilo terciário pode se submeter a um mecanismo E2. E nós vimos também que quando você vai de um primário para um secundário, para um terciário, você causa um aumento na taxa de reatividade. E, para explicar isso, nós vamos olhar para os produtos de um terciário e de um secundário. E eu vou começar por um terciário. Então, eu vou colocar aqui meu carbono beta ligado a um hidrogênio. E aí, nós temos a base que vai pegar o próton. Então, eu vou desenhar a base aqui. Os elétrons e também sua carga negativa. E aí, ela vai pegar próton de hidrogênio, e, ao mesmo tempo, estes elétrons aqui vão se mover para cá, formando uma ligação dupla. E os elétrons dessa ligação vão para o nosso halogênio, que vai ser o nosso grupo de saída. Eu posso desenhar o produto disso, aqui embaixo, que vai ser nosso alceno. Então, eu tenho a minha ligação dupla, que agora foi formada, e a ligação com os outros carbonos. Eu posso representar o movimento dos elétrons para vocês em outra cor, para ficar claro. Então, estes elétrons desta ligação vieram parar aqui e formamos essa ligação dupla. Agora, eu posso desenhar também do meu secundário e vai ser a mesma coisa. Eu vou colocar na mesma cor. E eu posso desenhar aqui o meu hidrogênio no meu carbono beta. Este hidrogênio, de novo, eu coloco a minha base com os seus elétrons e a carga negativa. E nós temos que os elétrons vão pegar estes prótons. E o que acontece é que estes elétrons vão se mover para cá e vão formar uma ligação dupla. E os elétrons desta ligação vão se mover para o nosso halogênio, que vai formar o nosso grupo de saída. E eu posso desenhar o produto disso aqui embaixo. Então, eu vou ter uma ligação dupla entre os meus carbonos. Esta ligação dupla aqui. E eu posso destacar o movimento dos elétrons, novamente, em rosa para ficar claro. Ou seja, estes elétrons aqui da ligação entre o carbono e hidrogênio, vieram parar aqui. E aí, nós formamos o nosso alceno. Eu quero que vocês repararem em uma coisa bem importante. Aqui na esquerda, nós temos este carbono que está ligado a um grupo de alquilo. Por isso, este alceno aqui é um alceno monossubstituído. Já à direita, nós temos este carbono ligado a dois grupos de alquilo. Por isso, este alceno aqui é um alceno dissubstituído. E aí, a ligação dupla é formada, e ela é estabilizada, pela presença destes dois alquilos. Por isso, eu posso dizer que este alceno é mais estável. Então, eu posso colocar aqui uma setinha e colocar maior estabilidade. Ou seja, neste alceno nós temos estes dois grupos de alquilo, que eles estabilizam essa ligação dupla formada. Já aqui na esquerda, nós temos um grupo de alquilo apenas, e, por isso, estabiliza menos a nossa ligação formada. Ou seja, a nossa ligação dupla. E essa é uma boa maneira de pensar por que um aleto de alquilo terciário reage mais rápido. Agora, é possível o halogeneto de alquilo primário se submeter a um mecanismo E2. E nós vamos falar de exemplo disso em futuros vídeos.