Mecanismo Sn1: estereoquímica

RKA18MP - Neste vídeo, nós vamos olhar para a estereoquímica da reação SN1. Na esquerda, nós temos o halogeneto de alquilo e, à direita, nós temos o nosso nucleófilo, com uma carga negativa no enxofre. No primeiro passo da reação, nós temos a saída do grupo de bromo. Então, esses elétrons aqui vão caminhar para o bromo, e aí, o carbono em vermelho, que é esse carbono aqui, vai ficar com uma carga positiva. Eu vou redesenhar a estrutura aqui para você ver melhor. Então, eu tenho aqui a minha estrutura e, aqui, eu tenho agora o carbono. Esse carbono em vermelho aqui vai ter uma carga negativa. E aí, o carbono em vermelho aqui vai ter uma carga positiva. Ele vai ficar com uma carga positiva. No próximo passo do nosso mecanismo, o nosso nucleófilo vai atacar, correto? Ou seja, esse nucleófilo, aqui, ataca o nosso carbono em vermelho, e aí, uma ligação entre o enxofre e o carbono em vermelho vai ser formada. Se nós falarmos sobre a geometria do carbono em vermelho, nós sabemos que esses carbonos que estou pintando aqui em rosa, estão no mesmo plano que ele, de modo que o nucleófilo pode atacar em ambos os lados desse plano. Nesse ponto, é realmente útil utilizar esse kit de modelo molecular (molymod) para ver essas reações. Aqui, nós temos uma imagem do vídeo. E, no vídeo, o bromo está em verde. Ou seja, esse bromo aqui é esse bromo aqui em verde, no vídeo. Esse grupo de metil aqui é esse grupo aqui, que está saindo no espaço. E, do lado direito, nós temos esse grupo de etil aqui, que é esse em amarelo aqui no desenho. Finalmente, no lado esquerdo, nós temos esse grupo de propil aqui, que, no desenho, é esse grupo aqui. Então, aqui nós temos o nosso haleto de alquila, como o nosso bromo indo para longe de nós, ou seja, saindo. Os nossos grupos de metil e etil estão aqui, à direita. Também temos o nosso grupo de propil na esquerda. Então, vamos transformar isso em um ponto de vista diferente. O primeiro passo é a retirada do nosso grupo de saída. Eu vou mostrar isso para esses elétrons saindo para o nosso bromo, e deixando para formar um carbocátion. Mas isso não é o que o carbocátion se parece, porque nós precisamos da geometria plana em torno do nosso carbono central. Então, aqui nós temos outro modelo que é mais preciso. Primeiro, nós vamos olhar quando os ataques acontecem pela esquerda. Portanto, nós formamos uma ligação entre o enxofre e o carbono. Vamos olhar para um conjunto de um dos nossos produtos. Aqui, temos um modelo de quando o ataque nucleofílico acontece pelo lado esquerdo do carbocátion. Aqui, nós temos o nosso carbocátion de novo. e vamos dizer, agora, que o ataque acontece pelo lado direito. Então, nós estamos formando uma ligação entre este enxofre e este carbono. O produto final disso, quando os ataques acontecem pela direita, é este modelo aqui. Este é o produto final. Agora, nós vamos comparar o produto final, que acontece quando o nucleófilo ataca pela esquerda, e quando o nucleófilo ataca pela direita. Na minha mão esquerda, eu estou segurando o produto quando o nucleófilo ataca a partir da esquerda e, na direita, eu estou segurando o produto quando o nucleófilo ataca a partir da direita. Mas, se você tentar sobrepor um sobre o outro, você não consegue fazer isso. Então, essas são imagens de espelho que não estão sobrepondo um ao outro, nem por rotação nem por translação. Ou seja, são enantiômeros. Então, eu vou pegar aqui o meu produto da esquerda e vou transformá-lo de modo que o SH esteja saindo no espaço, e o grupo metil está indo para longe de nós. Também temos o grupo etil na direita, e o grupo propil na esquerda. Agora, vamos olhar para o nosso produto final, só que, desta vez, vamos manter a mesma cadeia de carbono. Aqui temos o grupo metil, que está saindo no espaço. O SH está indo para longe de nós e o grupo de propil ainda está do lado esquerdo. Aqui, nós temos os dois produtos que nós vimos no vídeo, mas vamos imaginar que você não tem esse tipo de conjunto disponível. E aí, nós vamos olhar para o nosso desenho. Nós temos, aqui, o ataque do nucleófilo ao eletrófilo, e o produto final disso vai ser: eu vou colocar aqui a minha cadeia de carbonos e eu vou colocar a ligação entre o enxofre o carbono em vermelho. Deixa eu destacar para vocês esses elétrons aqui em rosa, que formaram essa ligação, que são esses elétrons aqui. E aí, nós temos esse produto final. Se você olhar para o produto final, você tem esse centro quiral aqui. Ou seja, existem quatro grupos diferentes ligados ao carbono. Se você pensar na estereoquímica desse mecanismo, você tem o ataque do nucleófilo ao eletrófilo a partir de ambos os lados. E aí, você consegue obter uma mistura de enantiômeros como seu produto final. Se eu quiser representar esse enantiômero, eu posso colocar aqui a minha cadeia de carbonos, e eu posso colocar o meu HS como uma cunha, que representa que ele está saindo no espaço. Isso significa que o grupo de metil deve está indo para o espaço. Se eu quisesse desenhar outro enantiômero, eu teria que mostrar que o SH vai para longe de nós no espaço. Note que esses dois produtos se parecem com os nossos desenhos aqui. E, por isso, existe a possibilidade de que o nucleófilo ataque tanto de um lado quanto do outro. E, aí, nós teríamos uma mistura igual dos nossos produtos. Então, poderíamos ter aproximadamente 50% deste enantiômero, e aproximadamente 50% de ter este enantiômero. Finalmente, nós vamos pensar no estado de hibridização desse carbono em vermelho. No nosso halogeneto de partida, o carbono tem forma tetraédrica, correto? Por isso, ele é sp³ hibidrizado. Quando nós formamos o carbocátion, o carbono em vermelho agora é sp³ hibidrizado. E por isso, ele tem a forma plana. E, quando nós vamos para o produto, nós temos, de novo, um carbono sp³ hibidrizado. Por isso, nós temos novamente a forma tetraédrica. Por isso, nós temos que pensar sobre a estereoquímica.