Mecanismo Sn2: estereoespecificidade

RKA3JV - No último vídeo, nós vimos os mecanismos para a reação Sn2. E aí, o nosso nucleófilo, que é nosso hidróxido, ataca o eletrófilo. Neste mecanismo nós temos um "com ser", porque ao mesmo tempo que o nucleófilo ataca o nosso carbono, os elétrons dessa ligação aqui vão para o bromo. E, com isso, nós vamos ter um brometo. Ou seja, o nucleófilo ataca o nosso carbono, que é o eletrófilo. E aí, estes elétrons vão para o bromo, que vai ser o grupo de saída. E, por isso, nós temos este OH aqui. Neste vídeo, nós vamos olhar para a estereospecificidade da reação Sn2. E isso significa que a estereoquímica do reagente determina a estereoquímica do produto. Ou seja, se nós olharmos para o nosso substrato, o nosso centro quiral é este aqui. E nós temos o carbono ligado a este bromo, formando uma cunha. Assim, a configuração deste centro quiral é "R". Mas, se nós olharmos para o nosso produto final, nós temos aqui o nosso centro quiral, e ele está ligado ao OH saindo no espaço. E a configuração deste centro quiral, neste caso, é "S". Então, a estereoquímica do nosso produto final é determinada pelo nosso reagente, isso é por causa do nosso mecanismo Sn2. Então, vamos observar a nossa inversão de configuração, da configuração "R" para a configuração "S". Isso significa que o nucleófilo só pode atacar ao lado oposto do grupo de saída, e isso consiste com o nosso mecanismo Sn2. Uma maneira de pensar nisso é que o bromo é relativamente grande e tem grande quantidade de elétrons livres ao seu redor, com os pares para empréstimo. E isso vai repelir o nucleófilo com a carga negativa. Fato que ajuda o nucleófilo a se aproximar do lado oposto do grupo de saída, que neste caso é o bromo. Agora, nós vamos ver um vídeo com um conjunto de molymod, onde vamos ver uma transformação de um R-2-bromobutano em um S-2-butanol. Aqui nós temos o R-2-bromobutano, e eu fiz o bromo em amarelo. Eu deixei os hidrogênios e os grupos alquilo fora para você visualizar melhor. Então, se nós virarmos um pouco e olharmos para o nosso centro quiral, nós temos geometria tetraédrica em torno deste carbono. Há um grupo de metil saindo para nós no espaço, um hidrogênio que vai para longe de nós, também no espaço. Um grupo de etil indo para baixo e o nosso bromo. Então, aqui nós temos o nosso nucleófilo e o nosso nucleófilo está tentando atacar este carbono. Assim, o nosso hidróxido tenta se aproximar do lado oposto ao grupo de saída. Agora, nós vamos olhar para o nosso estado de transição. Temos o nosso metil no espaço, nosso hidrogênio lá atrás, nosso grupo de etil aqui em baixo e nosso halogênio aqui à direita. E agora, nós temos essa ligação entre o oxigênio e este carbono. Nós também temos uma ligação entre este halogênio e este carbono. Se nós olharmos para este carbono central, estes três grupos estão todos no mesmo plano. Se eu girar a peça, você vai poder ver que eles estão no mesmo plano. E o estado de transição tem, ao mesmo tempo, uma ligação se formando e uma ligação se quebrando. E se eu manter este modelo de transição de estado para cima, nós podemos até comparar com o produto final. Então, aqui está o produto final. Nós ainda temos o nosso grupo metil, o nosso hidrogênio e o nosso OH aqui à esquerda e o nosso grupo de etil aqui embaixo. Portanto, essa é uma maneira de representar o nosso produto final. Mas, se eu rodar este modelo ajustando um pouco, para nós podemos ver a nossa cadeia de carbono, se eu o transformá-lo dessa forma, se nós olharmos para esse carbono central, agora o nosso "H" está saindo para nós no espaço. E é assim que eu desenhei na reação original. Voltando aqui ao nosso esquema. Então, aqui o nosso íon hidróxido, que é o nosso nucleófilo, ataca o eletrófilo. E, ao mesmo tempo, os elétrons desta ligação vão caminhar para o bromo, que vai ser o grupo de saída. E nós vamos observar o estado de transição. Eu vou colocar os suportes aqui. E aí, eu tenho meu hidrogênio fazendo uma ligação com o oxigênio, com seus elétrons de valência. Eu tenho uma ligação parcial agora com o carbono. E nós temos o carbono ligado a um grupo de metil, que está saindo no espaço. Nós também temos um hidrogênio indo no espaço, também um grupo de etil aqui para baixo. E estas três coisas, o hidrogênio, o metil, e o grupo de etil estão no mesmo plano. E, ao mesmo tempo, nós temos uma ligação parcial com o bromo. E eu posso colocar os elétrons aqui de valência no bromo. E aí, nós temos o nosso estado de transição, e nós podemos representar esse estado de transição por este símbolo aqui: "≠". E com essas ligações se formando, o hidróxido aqui tem o oxigênio com uma carga negativa completa. E agora, como nós estamos no estado de transição, o oxigênio vai perder uma densidade de elétrons, por isso, ele vai ficar com a carga parcial negativa. Isso porque os elétrons estão se movendo para o bromo e o bromo vai ficar com uma carga parcial negativa neste momento. Neste momento, nós estamos no processo de formação de uma ligação. E, ao mesmo tempo, nós temos a perda de um grupo de saída, que é o bromo. Se nós olharmos para o nosso produto final, nós temos aqui o carbono, ligado a um grupo de metil, formando esta cunha. Nós também temos o nosso grupo de hidrogênio saindo no espaço e, também, o nosso grupo de etil ligado ao carbono central. E este carbono central está ligado agora ao OH. E nosso carbono tem de novo a geometria tetraédrica. E nossos três grupos têm geometria plana. E de novo, nós voltamos aqui para a geometria tetraédrica e essa estrutura se parece com a que eu vi no vídeo. E se eu colocar aqui a nossa cadeia de carbono, ela vai se parecer com isso. E você tem o OH no espaço, formando aqui uma cunha. E isso é a mesma coisa que você virar o seu modelo molymod em torno de onde você teria a sua cadeia de carbono. Então, se você virar o seu conjunto no espaço, igual eu fiz, você vai ter mais ou menos assim a sua cadeia carbônica. E você tem o seu OH aqui saindo no espaço. E essas são três maneiras diferentes de representar o nosso produto final, que é o nosso S-2-butanol. Vamos ver outra reação Sn2 com estereoquímica. Vamos ver outra reação Sn2 com estereoquímica e vamos descobrir o produto final. E você pode pensar que aqui você tem o seu íon e aqui você tem o seu substrato, o seu haleto de aquilo. E o carbono é menos eletronegativo do que o nosso cloro e, por isso, essa densidade de elétrons vai caminhar para o cloro. Então, o carbono vai ficar com uma carga parcial positiva. E, claro, nós temos o ataque do nucleófilo, que vai atacar o nosso eletrófilo. E, ao mesmo tempo, os elétrons dessa ligação vão se mover para o cloro. E, com isso, nós vamos formar o cloreto. Eu sei que isso acontece com os mecanismos de reação Sn2. E agora, se nós olharmos para a estereoquímica, eu sei que o nosso nucleófilo tem que atacar do lado oposto ao grupo de saída. E nós vamos ficar com a inversão de configuração. E se nós olharmos para o produto final, eu vou desenhar aqui a minha cadeia de carbonos, da mesma maneira que eu desenhei aqui. Nós temos agora o nosso grupo, o nosso nucleófilo que fez a ligação com o carbono. E eu vou colocar um SH aqui, uma vez que o grupo de saída, que é o cloro, saiu para o espaço. E este aqui vai ser o nosso produto final. Aqui nós temos sistemas simples em que você verá a inversão de configuração. E se você estiver começando um composto com "R", você vai obter "S". E se você estiver começando um composto com "S", você vai obter "R". Mas, no entanto, nem sempre é assim. Então, se nós olharmos para a nossa reação, nós temos aqui o nosso substrato, que é o nosso composto de partida. E nós temos aqui o nosso nucleófilo, que é o nosso íon. E eu posso dizer que este nucleófilo vai atacar o nosso carbono. E eu vou redesenhar aqui o nosso íon. Então, aqui eu tenho um oxigênio, e ele tem os elétrons de valência e, também, tem uma carga negativa. E nesta etapa nós temos o ataque do nucleófilo ao nosso eletrófilo, isso porque o carbono está carregado positivamente. E, ao mesmo tempo, nós temos a perda do nosso grupo de saída, que é o bromo. E aí, nós vamos formar o brometo, que seria o melhor grupo de saída. Ou seja, estes elétrons aqui vão se mover para o bromo, para formar o íon brometo. E estes elétrons aqui, que eu vou pintar, eles vão formar agora a ligação entre o oxigênio e o carbono, que é essa ligação aqui no nosso produto final. E se nós olharmos para estereoquímica, nós sabemos que este carbono aqui é o centro quiral. Nós vamos ver se nós estamos atribuindo prioridades aos quatro grupos ligados ao centro quiral. E sim, nós estamos atribuindo prioridade, porque, se você observar, o bromo tem prioridade 1, e aqui este grupo tem prioridade 2, e a terceira prioridade vai para o HC³. E, por fim, o que tem menor prioridade é o nosso hidrogênio, que está indo para longe. E eu vou atribuir prioridade 4. Isso quer dizer que nós estamos indo no sentido anti-horário, de modo que é uma configuração "S". E se você atribui prioridade para este centro quiral aqui, você pode dizer que o flúor tem maior centro atômico e, por isso, ele tem prioridade 1. Seguido por este oxigênio, que tem prioridade de 2. Seguido por este CH₃, que tem prioridade 3. E, por fim, este hidrogênio tem prioridade 4. Então, novamente, nós estamos no sentido anti-horário, ou seja, ainda é uma configuração "S". Este aqui é um exemplo onde o nucleófilo ataca o nosso eletrófilo, a partir do lado oposto do nosso grupo de saída, que é o bromo. E nós ainda obtivemos a mesma inversão em termos de mecanismo, mas nós não vamos ter inversão de configuração, porque nós obtivemos configuração "S" quando nós atribuíamos prioridades aos nossos grupos. Porque quando o nosso bromo se torna o grupo de saída, o nosso flúor aumenta a sua prioridade, e a configuração permanece "S".