Reações E2 E1 Sn2 Sn1 - Exemplo 3

RKA18MP - Vamos pensar em que tipo de reação nós vamos ter se pegarmos essa molécula aqui, que eu não vou nomear porque vai demorar muito, e dissolvê-la nesse etanol aqui. Quando nós falamos de reações, nós vamos escolher entre as reações SN1, SN2, E2 e E1. Um bom caminho a seguir é olhar para esse solvente. E aí, nós começamos pensando se o solvente é prótico ou aprótico. Ou seja, você olha para esse etanol, e descobre que ele é um solvente prótico. Se você não lembra o que é um solvente prótico, significa que existem prótons que estão flutuando em volta do solvente que podem se soltar e pular de uma molécula para outra. A razão pelo qual eu sei que esse solvente é um solvente prótico, é porque você tem o hidrogênio ligado a um átomo muito eletronegativo, que é o oxigênio. Isso significa que em qualquer hora, nessa molécula de metanol aqui, o oxigênio pode roubar para si os elétrons do hidrogênio. Ou melhor dizendo, esse elétron aqui vai ser roubado por esse oxigênio. E aí, os prótons do hidrogênio vão ficar flutuando em volta dele. Então, esse solvente aqui é um solvente prótico. Você pode se perguntar se qualquer coisa ligada a um hidrogênio é prótico, e a resposta é não. Por exemplo, aqui você tem o carbono ligado a hidrogênios, e não é prótico, então apenas o carbono não é prótico. Isso porque o carbono não é tão eletronegativo a ponto de roubar os elétrons do hidrogênio, e fazer os prótons ficarem voando ao redor. Então, uma boa indicação para um solvente prótico é quando temos hidrogênios ligados a coisas muito eletronegativas, como o oxigênio. Então, quando nós pensamos nos tipos de reações, é improvável que se tenha uma reação do tipo SN2 ou E2. Vou escrever: improvável que se tenha uma reação do tipo SN2 ou E2, A lógica disso é porque uma reação do tipo SN2 precisa de um nucleófilo forte, e uma reação do tipo E2 precisa de uma base forte. Então, se você tem prótons flutuando aqui, é provável que a base ou nucleófilo reaja com o próton. Eles não reagiriam com o substrato. Então, em solventes próticos, é improvável que você tenha reações do tipo SN2 ou E2. Por isso, é provável que você tenha uma reação do tipo SN1, ou então, uma reação do tipo E1, porque ambas precisam que o grupo de saída saia por conta própria e tenha prótons no meio, para ajudar a estabilizar. Então, SN2 e E2 são improváveis de acontecer. Por isso, os nossos candidatos são SN1 e E1. Agora, um bom caminho a se seguir é ver se nós temos alguma coisa que sai, se temos um grupo de saída. Agora, quando nós olhamos para essa molécula aqui, Tudo que nós vemos são hidrogênios e carbonos. E quando nós olhamos para essa molécula aqui, tudo que nós temos são hidrogênios e carbonos, apenas nós temos esse iodo aqui. E, como sabemos, o iodo é um bom grupo de saída. Agora, um bom grupo de saída não faz as reações do tipo SN2 ou E2 serem mais improváveis. Ambas podem ocorrer com um bom grupo de saída, mas isso é o requerimento necessário para reações do tipo SN1 e E1. E lembre-se: em ambas as reações SN1 ou E1, o grupo de saída sai por conta própria. Esse é o determinante da velocidade ou taxa determinante. E, por isso, as reações SN1 ou E1 ainda parecem prováveis de acontecer. Então, até agora nós não temos nada que nos faça pensar o contrário. Então, nós temos aqui um bom grupo de saída. A última coisa que nós temos que pensar é o carbono que ele pode deixar. Então, até agora, tudo aponta na direção de SN1 e E1. Se você pensa no grupo de saída, ele vai deixar esse carbono aqui. Por isso, nós vamos ter um carbocátion. Para esse carbocátion ser estável, ele precisa estar ligado a pelo menos dois carbonos, ou seja, ser um carbono secundário. Mas o ideal é ele estar ligado a três carbonos e ser um carbono terciário. De fato, se você olhar para o carbono que está deixando o grupo de saída, ele é um carbono terciário, porque ele está ligado a outro carbono aqui, a outro carbono aqui também e outro carbono aqui em cima, e ele é um carbono terciário. Então, eu posso botar que ele é um carbono terciário aqui, e, por isso, ele vai ser um carbocátion estável. Por hora, todas as evidências nos levam para SN1 ou E1. E, na verdade, ambas vão acontecer. Vamos pensar sobre o mecanismo. Se você observar, o iodo já tem sete elétrons de valência. Na primeira etapa, que vai determinar a velocidade das reações SN1 ou E1, o iodo vai pegar um elétron do carbono. Ele vai pegar esse elétron aqui que eu estou pintando em verde para si. E aí, esse iodo aqui vai virar um iodeto, e esse carbono que perdeu um elétron, vai virar um carbocátion. Depois dessa etapa, eu vou colocar uma seta maior aqui para a reação, e vou redesenhar a molécula aqui para mostrar a vocês o que acontece. Eu quero saber o que aconteceu com esse carbono terciário aqui. Se você parar para pensar, como o carbono perdeu um elétron, agora ele vai ser um carbocátion e vai ter uma carga positiva. Ou seja, ele é um carbono terciário. O iodo agora vai virar um iodeto, então eu tenho aqui o iodo, ele tinha originalmente sete elétrons de valência. Então um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete. Agora, ele pegou o elétron que eu vou colocar em verde, esse elétron aqui, Agora nós vamos ter um ânion iodeto, isso também porque nós temos uma carga negativa aqui, o que significa que o iodo ganhou um elétron. Até aqui, a mesma coisa acontece para reações do tipo SN1 ou E1. Ou seja, o grupo de saída vai ter que sair. Mas, depois dessa etapa, as coisas vão começar a ser diferentes. Ou seja, em SN1, o grupo de saída é substituído por um nucleófilo fraco. Já em E1, a base fraca pega um dos elétrons beta (β) e se transforma em um alceno. Vamos construir os desenhos separadamente para você entender melhor. Do lado esquerdo, eu vou colocar SN1, e do lado direito, eu vou colocar E1. Eu vou recolocar a molécula aqui. Então, eu vou começar dessa etapa aqui, e vou colocar somente a carga positiva, o iodeto, aqui, somente com a carga negativa, sem os elétrons de valência. O que vai acontecer em seguida? Vai acontecer uma substituição com uma base fraca, e a base fraca é o metanol aqui. Eu vou redesenhar o metanol aqui embaixo. Eu tenho pares de elétrons livres, e um deles é a base fraca. Ele está disposto a doar um elétron, porque ele tem uma carga parcial negativa aqui, porque o oxigênio ele é mais eletronegativo. Mas ele não tem uma carga completa, e por isso ele não é um nucleófilo forte. Mas ele pode doar esse elétron aqui para o carbono, ou seja, para esse carbocátion aqui. Depois que isso acontecer, ele vai se parecer mais ou menos, eu vou redesenhar a molécula aqui ao lado, eu só vou colocar o "mais" aqui, porque eu passei por cima do "mais". Depois que isso acontece, temos o nosso elétron em rosa aqui, que foi doado pelo oxigênio. Nós também temos o elétron, que eu vou colocar em azul aqui, do oxigênio. Esse elétron aqui, formando uma ligação com o oxigênio. O oxigênio tem os pares de elétrons livres, na verdade eu tenho esse par aqui, ele está ligado também a um hidrogênio, e também a um grupo CH₃, ou seja, um grupo metil. E essa última etapa é outra base fraca, ou seja, pode ser capaz de vir aqui e pegar o próton do hidrogênio. Eu quero você preste atenção ao seguinte: esse oxigênio aqui era neutro, ou seja, o etanol era neutro. Ele doou um elétron elétron para esse carbocátion aqui. E o carbocátion tinha uma carga positiva, porque ele tinha perdido um elétron. Mas, como ele pegou o elétron de volta, agora ele vai se tornar um carbono neutro. O metanol, por outro lado, era neutro, e agora ele tem uma carga positiva. Só que como ele doou um elétron para o carbono, agora ele vai estar com uma carga positiva. Então, você tem outra molécula de metanol aqui, que pode pegar o próton desse íon. Então, esse elétron aqui vai ser doado para o próton hidrogênio. E aí, o elétron do hidrogênio vai ser doado para o oxigênio, porque o oxigênio é mais eletronegativo. Portanto, isso daqui fica neutro. Na etapa final, nós vamos ter a molécula que eu vou redesenhar aqui. Então, agora, o metanol perdeu um hidrogênio, ele ficou com um oxigênio aqui, e ainda tem um grupo CH₃, que eu posso colocar. E, agora, essa substância aqui é neutra, porque nós pegamos um elétron daqui, e transferimos para o oxigênio, isso quando o hidrogênio foi retirado. Eu ainda posso colocar os elétrons de valência aqui e, agora, nós temos um cátion dessa molécula aqui, que eu vou desenhar aqui ao lado. E, claro, agora tem uma carga positiva, que eu vou colocar aqui. Essa foi uma reação SN1. Agora nós vamos ver o que vai acontecer em uma reação E1. Eu vou separar aqui e vou recolocar a molécula. Então, na reação E1, a primeira etapa é a mesma. Então aqui, o grupo de saída foi embora, e aí nós temos o iodeto aqui, com a carga negativa. Mas o que acontece na reação E1 é que não tem substituição. O que acontece é que um dos hidrogênios do carbono β é roubado por uma base fraca. Eu vou explicar para vocês o que é um carbono β. Ou seja, esse carbono aqui é um carbono alfa (α), e esses outros dois carbonos são carbonos β. Isso porque eles têm hidrogênios para serem roubados. Já esse carbono aqui não é um carbono β, porque ele está ligado a outros três carbonos. Então, nós temos que escolher entre esses dois carbonos aqui. Isso porque eles estão ligados a hidrogênios, e eu vou escolher esse daqui. A regra de Zaitsev nos fala que o produto dominante vai ser produzido quando o carbono que tem menos hidrogênios perder um hidrogênio. Com base nisso, esse carbono aqui tem dois hidrogênios, e esse outro carbono tem três hidrogênios. Então, esse carbono aqui vai ser mais provável de perder um hidrogênio. A nossa base, o metanol, agiu como um nucleófilo fraco na SN1. Agora, ele vai agir como uma base fraca. Então, nós temos o nosso metanol aqui. E aí, esse elétron, que eu vou pintar aqui, vai ser doado para o hidrogênio, esse elétron aqui foi doado para o hidrogênio. E, simultaneamente, o hidrogênio doa esse elétron para esse carbono α aqui. O carbocátion vai ficar neutro, e vai ficar com uma ligação dupla. Então, depois disso vai ficar mais ou menos assim: esse carbono em amarelo, aqui, perdeu um hidrogênio e ficou somente com um hidrogênio aqui para baixo, mas não é necessário colocar, então eu posso apagá-lo. E como esse elétron aqui foi doado para esse carbono, agora, nós vamos ter uma ligação dupla aqui entre esses carbonos. Você tem agora esse metanol aqui, que agora virou um íon positivo, ele se transformou nisso daqui. Agora, ele tem uma ligação com o hidrogênio, e aqui nós temos esse elétron, e também temos esse elétron em vermelho aqui. Por isso, eu posso colocar o elétron em vermelho, para você ver melhor. Então, esse elétron aqui foi doado para o hidrogênio. E, claro, o oxigênio também tem o par de elétrons livres, que eu vou colocar aqui na mesma cor, que são esses elétrons aqui. Se você olha, todas as evidências foram contra as reações SN2 ou E2, e foram a favor da SN1 ou E1. O produto final da SN1 é esse, e do E1, é esse aqui o produto final.