Exemplos SN2: percepções e fatos detalhados

Neste artigo, vamos ter uma abordagem mais próxima do mecanismo de reação de substituição nucleofílica ieS_N2 usando os exemplos sn2 apropriados e por que precisamos analisar esse mecanismo.

Vamos estudar o mecanismo em detalhes usando o S_NExemplos 2, os fatores que afetam o mecanismo, como a força do nucleófilo, esqueleto de carbono, grupo abandonante, solvente, etc. A estereoquímica envolvida na reação, fatores determinantes da taxa e as formas saudáveis ​​de realizar a reação para atingir o resultado desejado.

Em primeiro lugar, por que precisamos saber a que mecanismo ocorrerá uma reação? É simplesmente porque ajuda a prever o tipo de condições que são necessárias para uma substância reagir de forma a obter um bom rendimento dos produtos. Portanto, teremos uma abordagem mais próxima usando S_N2 exemplos.

Observação: A velocidade da reação depende da concentração do nucleófilo e do substrato.

Os nomes_N2 significa substituição nucleofílica - reação de segunda ordem. Nesse mecanismo de reação, um nucleófilo ataca um substrato e um grupo abandonante sai e isso ocorre simultaneamente. A reação ocorre em uma única etapa.

No acima reação de S_N2 exemplo, OH atua como um nucleófilo ataca e, simultaneamente, o cloro, que é um bom grupo de saída, sai, OH vem e se anexa nesse ponto.

Fatores que afetam S_N2 mecanismo:

• Força do nucleófilo

• Esqueleto de carbono

• Saindo do grupo

• Solvente

Nucleófilo: Ele desempenha um papel muito importante no mecanismo, pois determina a taxa da reação e quanto mais forte o nucleófilo, mais rápida será a reação. As espécies carregadas negativamente são mais nucleofílicas em comparação com as moléculas neutras. OH é preferido em relação a outros nucleófilos, pois é um ânion e, portanto, muito reativo.

Esqueleto de carbono: Ele sempre prefere o carbono primário ao terciário, porque se o carbono for mais substituído (terciário) do que devido ao impedimento estérico, torna-se difícil para um nucleófilo atacar o substrato.

Observação: Metil e grupo alquil primário sempre reagem por S_N2 mecanismo e nunca por S_N1 mecanismo porque não pode formar carbocátions.

Saindo do grupo: Se o grupo de saída for bom, a reação prosseguirá mais rapidamente, resultando em um aumento na taxa de reação. Normalmente, as bases fracas são bons grupos de saída que incluem íons de halogenetos I-, Cl- e Br- também H₂O. Os fatores importantes para deixar grupos como o haleto é a força da ligação C-haleto e a estabilidade do íon do haleto.

Estereoquímica: Quando o grupo de saída está ligado a um carbono quiral, ocorre a inversão da configuração do substrato. Isso acontece porque o nucleófilo ataca exatamente o oposto do grupo de saída.

Estado de transição nos diz o tipo de estruturas que reagem de forma confiável e a estereoquímica da reação.

Efeito do solvente: É principalmente realizado em solvente polar aprótico como o solvente polar auxilia na dissociação da ligação CX onde X é o grupo de saída e solventes apróticos solvatam o grupo de saída, acelerando assim a reação.

Outros fatores que influenciam o mecanismo de reação utilização exemplos sn2:

Quando sistemas adjacentes C = C ou C = O π estão presentes, eles aumentam a taxa do mecanismo de reação. Considere o S_N2 exemplos de brometo de alila, reage com alcóxidos e forma éteres. Observa-se que no S_N2 compostos de mecanismo de brometo de alila reagem rapidamente conforme o sistema π que é adjacente à ligação dupla estabiliza o estado de transição por conjugação.

O orbital p presente no centro da reação faz duas ligações parciais com apenas dois elétrons (deficientes em elétrons), de modo que a densidade eletrônica adicional pode ser obtida do sistema π adjacente que estabiliza o estado de transição e, portanto, a taxa de reação aumenta.

S_N2 Exemplo: brometo de benzila e alcóxidos reagem para dar éteres benzílicos

Na reação acima de S_N2 exemplos, a amina reage para formar aminocetona que desempenha um papel vital na síntese de drogas.

Principalmente os álcoois não são bons grupos de saída, então, para resolver este problema:

• Podemos protonar o grupo OH com ácido forte. Isso converte o álcool em seu respectivo íon oxônio, que pode ser perdido na forma de água.

• Sabemos que os sulfonatos são um bom grupo de saída, portanto, podemos usar o grupo Tosyl, como o cloreto de Tosyl ou o cloreto de Mesyl, substituir o H pelo grupo Tosyl, resultando em alquilsulfonato.

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Reação com Nitrogênio nucleófilo:

As aminas são ótimos nucleófilos, mas a reação da amônia e dos halogenetos de alquila nem sempre formará produtos individuais. Isso ocorre porque o produto formado a partir da substituição é quase igualmente nucleofílico como o material de partida e, portanto, compete com o haleto de alquila na reação.

Esta alquilação continua levando à formação de secundário, terciário e pára apenas na formação de íon tetra-alquilamônio não nucleofílico. Esses grupos extras de alquila empurram a densidade eletrônica para o N, fazendo com que o produto seja mais reativo que o anterior.

Este problema pode ser superado substituindo a amônia pelo íon azida. É uma espécie triatômica nucleofílica em ambas as extremidades. É uma haste delgada composta de elétrons capaz de se inserir em todos os tipos de sítios eletrofílicos. Sua disponibilidade está na forma de sal de sódio solúvel em água NaN₃.

A azida reage apenas uma vez com os haletos de alquila, pois o produto formado, isto é, o haleto de alquila não está mais no estado nucleofílico.

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Vamos ter uma abordagem mais próxima do perfil de energia potencial do S_N2 reação.

Quando vamos da esquerda para a direita na tabela periódica, a nucleofilicidade diminui, seguida pelo aumento da eletronegatividade da esquerda para a direita. Conseqüentemente, a alta eletronegatividade é desfavorável, pois os elétrons fortemente mantidos estão relativamente menos disponíveis para a doação ao substrato no S_N2 reação. Portanto, OH é dito ser mais nucleofílico do que F- e NH₃ é mais nucleofílico do que H₂O.

Observação: Os nucleófilos mais duros aumentam a taxa de reação em comparação com os nucleófilos moles.

O perfil de energia potencial do S_NO mecanismo 2 acima mostra que existe apenas um estado de transição e não há formação de intermediário entre o reagente e o produto, pois é uma reação de etapa única. A energia dos reagentes é ligeiramente superior à dos produtos, pois as reações são exotérmicas.

A energia do estado de transição é bem maior, pois envolve átomos de carbono de cinco coordenadas que consistem em duas ligações parciais. A colina que está na parte mais alta corresponde ao estado de transição da reação Sn2. A energia livre de ativação corresponde à diferença na energia livre entre os reagentes e o estado de transição.

A mudança de energia livre para uma reação corresponde à diferença de energia livre entre os reagentes e os produtos. Uma reação ocorrerá mais rápido quando tiver baixa energia livre de ativação em comparação com aquele que tem maior energia livre de ativação.

Os nucleófilos rígidos incluem- H-, CH3-

Nucleófilo moderado - RO-, R-NH-

Nucleófilo macio - Cl-,

Perguntas Frequentes-

1. Por que o mecanismo de reação do Sn2 não é favorável ou mais lento em solventes próticos polares?

Resp. É assim porque os nucleófilos são solvatados por solventes próticos polares que inibem sua capacidade de participar do mecanismo Sn2.

2. Em uma reação onde CH3 é nucleófilo, qual abaixo será mais rápido a) CH3-Br b) CH3-I ?

Resp. A reação será mais rápida com CH3-I, pois I- é um bom grupo de saída e também é mais estável em comparação com Br-, pois tem menos densidade de carga.

3. Por que as reações Sn2 preferem o carbono primário?

Resp. É assim porque se o carbono for mais substituído do que devido ao impedimento estérico, torna-se difícil para o nucleófilo atacar o substrato.

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