REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA 1 – Substituição Nucleofílica Alifática A equação geral: .. .. Nu + R LG LG + Nu-R É representada pelos seguintes tipos: Ânion / Molécula Neutra: OH- + RI ROH + I- Ânion / Cátion: OH- + Me3N+R Me3N + ROH 3) Molécula Neutra / Cátion: H2S + Me3N+R Me3N + RS+H2 4) Duas Moléculas Neutras: RI + Me3N Me3N+RI-

Velocidade = k [R-LG][Nu] Mecanismos: SN2 Velocidade = k [R-LG][Nu] Para solvólise: velocidade = k [R-LG][Solvente] = kobs [R-LG] Questão: Como distinguir as reações de solvólise por SN1 de SN2? Questão: Como usar os seguintes dados experimentais para determinar aspectos do mecanismo SN2? i- CH 2 Ph OH H Me OTs OK K CO 3 EtBr OEt a = +31,1 o = -19,9 = +33,0 = +23,5 TSCl

* I * O Br Br ii-Os seguintes haletos não reagem com EtONa/EtOH iii- Na reação de 2-iôdo-hexano com I*, kinversão (= 2,8x10-5) ; ktroca de I* (= 3,0x10-5) O Br Br * H H I * M e I I M e S R

Velocidade = k1k2[R-LG][Nu]/k-1 [LG] +k2[Nu] Questão: Como explicar os seguintes dados experimentais em termos de mecanismo SN1 mostrado abaixo? k 1 + R LG R + LG k -1 k 2 + R + Nu R-Nu i- A equação cinética é dada por: Velocidade = k1k2[R-LG][Nu]/k-1 [LG] +k2[Nu] ii- A velocidade de algumas reações é diminuída pela adição de LG, já no início da reação. iii- O haleto terciário (A) não reage com: a) 30% kOH )refluxo, 21 horas b) AgNO3 (48 horas!)

iv- O carbocátion (B) foi detectado por RMN (-50oC) + - Br SbF 5 v- Na solvólise de 2-brosilato de octila, determinação de O* no éster que não reagiu mostrou distribuição de O* entre os átomos de oxigênio. R O S Ar O* O R O S Ar *

Os efeitos dos substituintes sobre a reatividade são divididos em: Participação do Grupo Vizinho: Os efeitos dos substituintes sobre a reatividade são divididos em: efeito polar efeito estérico efeito de ressonância O efeito polar diminui rapidamente com o número de ligações entre o substituinte e o centro da reação: G-CH2CO2H H- CN- CN-(CH2)2- CN-(CH2)3- KA relativo 1 209 6 2,1

R-OBs + R´OOCH  R-OOCR´ + HOBs Às vezes, um substituinte numa posição remota causa grande variação na reatividade. Para a reação: R-OBs + R´OOCH  R-OOCR´ + HOBs Composto No ROBs Krel, 75oC 1- 2 3 4 5 6 CH3(CH2)2CH2OBs, Composto modelo CH3O-(CH2)1CH2OBs CH3O-(CH2)2CH2OBs CH3O-(CH2)3CH2OBs CH3O-(CH2)4CH2OBs CH3O-(CH2)5CH2OBs 1 0.1 0.33 461 32,6 1.1

O mecanismo é SN2, o efeito de CH3O sobre a reatidade é ( O mecanismo é SN2, o efeito de CH3O sobre a reatidade é (?), mas para n=3 e 4 existe um caminho alternativo, favorável:  Questão: Porque este mecanismo ocorre somente para os compostos CH3O-(CH2)3-CH2OBs e CH3O-(CH2)4-CH2OBs?

O valor de (A) depende da estrutura do composto Critérios para o Mecanismo de Participação do Grupo Vizinho: i- Este mecanismo, k, leva ao aumento da velocidade, nunca diminuição, porque o caminho normal ks, está sempre disponível. A assistência Anquimérica: A = kA (substrato) / (ks(composto modelo) O valor de (A) depende da estrutura do composto Porque Na solvólise do composto mostrado, o OH funciona como G.V. quando G = metila, mas não quando G = NO2? OH OSO2Ph G

Devido à diferença das polaridades dos estados de transição dos caminhos ks e k a natureza (polaridade) do solvente é importante. Sabendo que a ordem de polaridade é: HCO2H>MeCO2H>etanol, explicar a ordem de solvólise de CH3O(CH2)4OBs em ácido fórmico, Krel 610; ácido acético, krel 425; etanol krel 22,2. ii- A estereoquímica é retenção, devido a dupla inversão: Exemplo:

iii- Às vezes, os intermediários podem ser isolados, ou desviados: Ou ainda o intermediário é estável e não reage mais: iv- Obtenção de mais de um produto indica P.G.V. Questões: I- Explicar a formação dos produtos na reação de solvólise: CH3O(CH2)3CH(CH3)OBs + HCO2H  CH3O(CH2)3CH(CH3)OCOH + HCOO(CH2)3CH(Me)OCH3

III- Explicar a ordem de reatividade na reação de hidrólise pelo OH-. II- Mostrar o(s) mecanismo(s); a estereoquímica; e a ordem de reatividade na reação de cis, e de trans-2-clorocíclo-hexanol com OH-. III- Explicar a ordem de reatividade na reação de hidrólise pelo OH-. O P - O-C 6 H 5 2 C CO k rel 1 10 8 IV- Dar o mecanismo e os produtos: (CH3)2N-(CH2)3-CH=CH2 + HCl  Orto-alilfenol + Br2 

Tipos de Carbocátions: Participação do Grupo Vizinho: Carbocátion Não-Clássico Tipos de Carbocátions: i- Clássico: a carga positiva está localizada (Me3C+), ou delocalizada devido a presença de d.l. (CH2+-CH=CH2), ou anel aromático (cátion benzílico). ii- Não Clássico: a carga é estabilizada, por exemplo por d.l. em posição homo-alílica. Por exemplo: H2 e H3  H5 e H6 H H H H + 7 4 5 3 + + 1 6 2 + H2C H2C H2C + + CH- CH CH2 CH2 CH=CH2 H2C H2C H2C +

140.000 i- Explicar os seguintes resultados de acetólise: Krel 1 103.7 1011 1014 Krel 140.000 ii- A solvólise de (CH3)2C=CHCH2CH2OTs>> (CH3)2CHCH2CH2CH2OTs. Para (CH3)2C=CHCD2CH2OTs há distribuição do (D) nos produtos. (CH3)2C=CH(CD2)-CH2OTs + H2O  (CH3)2C=CH(CD2)-CH2OH+(CH3)2C=CH(CH2)-CD2OH

iii- Explicar a seguinte ordem de reatividade na solvólise: krel H CF3 1 1,5 x 10-6 1,5 x 10-12 Participação pelo Anel Aromático: Íon Fenônio Y X W Eritero Y W X X W Treo Questão: Discutir se os seguintes resultados concordam com o mecanismo geral proposto para a solvólise: OAc + Me Me + H Me H H Me H Me H Me H Me H H Me OAc OTs OAc

I- A solvólise de C6H5-CH(CH3)-CH(CH3)OTs pelo ácido acético leva a 96% de racemização; solvólise pelo ácido fórmico leva a 99% de racemização. ii- As % de retenção de configuração de CH3CH*(OTs)CH2C6H5 são: 7% em EtOH; 35% em AcOH; e 85% em HCO2H. iii- A seguir, os valores de krel para a solvólise em CF3CO2H: CH3-CH2-OTs = 1 e C6H5-CH2-CH2-OTs = 3040 iv- A seguir, os valores de para a acetólise de: 4-G-C6H4CH2CH2OTs: G Cl H CH3 CH3O krel 0.3 1 11 30

O íon fenônio é um íon clássico: e, foi detectado por RMN como: SbF5Cl-