04 reaes de substituio nucleoflica laminas.ppt modo de compatibilidade
Transcript of 04 reaes de substituio nucleoflica laminas.ppt modo de compatibilidade
3-Reações de Substituição Nucleofílica
++++L-
CH3
CH3 CH3Nu
L
CH3
CH3
CH3
SN1 - UNIMOLECULAR
1
v = k [R-L]
Nu
CH3
CH3
CH3CH3
CH3 CH3
++++ Nu
Nu = OH, H2O RO-, ROH, HS-, NH2, Aminas, RCOO
-, RCOOH, I-, CN-
L = X, OSO2OR, Ots
(CH3)3CCl + 2H2O (CH3)3COH + H3O+ + Cl-
+ Cl-
CH3
CH3 CH3H2O
CH3
Cl
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3H
2
H3C
H3CCH3
+ OHH O
H
H
CH3
H3C
H3C
O
H
H OHH
OH
CH3
CH3
CH3
+OHH
H
Estereoquímica – SN1
CH3
CH3CH CH2CH3
CH3
C
CH2CH3CH3C
CH2CH3
3
CH3
OHH
CH3CCH
CH3
OH
CCH
H3C
HO CH3
CH3
Mistura de Isomeros (R e S)
SN2 – BIMOLECULAR
Br
H
H HO
H
HHO- +
H H
BrHOδδδδδδδδ
−−−−
Br-++++
−−−−
4
H HH
Estado de Transição
v = k [R-X] [H2O]
[CH3Cl] [-OH] V (inicial)
1 0,0010 1,0 4,9x 10-7
2 0,0020 1,0 9,8x 10-7
60ºC
H2OCH3Cl OH CH3OH Cl
5
2 0,0020 1,0 9,8x 10
3 0,0010 2,0 9,8x 10-7
4 0,0020 2,0 19,6x 10-7
V= [CH3Cl].[-OH]
Estereoquímica – SN2
H3C Cl H3C HH3C
Cl
HOH
6
H H H OHH
OH
HOH
cis-1-Cloro-3-metilciclopentanotrans-metilciclopentanol
Principais Reações
NaOH
H2O
RONa
ROH + NaX
ROH + HX
ROR + NaX
7
R-C C
CN
RCOO
NHR2
R-X RC CR
R-M R-R
RCN
RCOOR
RNR2
Síntese de Williamson
O-K+ CH3CH2Br
C
CH3
H3C
CH3
O-Na+ + H3C I C
CH3
H3C
CH3
O CH3 + NaI
O CH CH + KBr
DMSO
DMSO
8
O-K+ CH3CH2Br O CH2 CH3 + KBrDMSO
HO CH2 CH2 Br + NaOH
O
+ NaBr
HO CH2 (CH2)n Br
n = 1, 2, 3, 4
O O OO
Reações dos Epóxidos
OH+(Cat.)
HO-CH2-CH2-OH
RO-CH2-CH2-OH
ArO-CH2-CH2-OH
H2O
ROH
ArOH
9
ROH + NaOH
RO- + RO-CH2-CH2-OH
RO-+Na + H2O
ArO-CH2-CH2-OH
X-CH2-CH2-OH
R-CH2-CH2-OMgXH2O R-CH2-CH2-OH
HX
RMgX
OH+(Cat.)
O
H
CH3OHCH3O
OH
HCH3O
OH
O OCH3O
CH3OO
CH3OOHNaOH
H2O
SN2
10
SN1
OH3C
H3C
H+(Cat.)O
H
H3C
CH3
H3CH
H3C OH
X
H3COH
H3C
H3COH
H3C OCH3
H
H3COH
H3C OCH3
H
Reações com tióis
H3C
CH
CH3
Br
CH3CH2SH+ + NaOH CH3CH2S-+ +H2O Na
+
H3C CH3
11
H3C
CH
CH3
Br
C
CH3
H3C SCH2CH3
H
C CR H + NaNH2 C C-Na+R + NH3
Reações com Alcinos
12
C CR H + CH3CH2CH2CH2Li C C-Li+R + CH3CH2CH2CH3
C C-Na+H + + CH3CH2CH2CH2BrNH3(liq)
CH3CH2CH2CH2 CC H NaBr
Fatores que influenciam as reações de SN
O SUBSTRATO
CH
H
H
Br CH3C
H
H
Br CH3C
H
CH3
Br CH3C
CH3
CH3
BrCH3C
CH3
CH3
CH2 Br
Reatividade <1150040.0002.000.000
R-Br + Cl- R-Cl + Br-SN2
13
Reatividaderelativa
<1150040.0002.000.000
Reatividade com substrato MENOSMAIS
CH
H
H
CH3C
H
H
CH3C
H
CH3
CH3C
CH3
CH3
MENOSMAIS
CH2
SN1
H2C CH CH2
Estabilidade
> ∼∼∼∼∼∼∼∼ >>∼∼∼∼∼∼∼∼
O NUCLEÓFILO
R-Br + Nu- R-Nu + Br-
Reatividade
relativaHS- CN- I- CH3O
- HO- Cl- NH3 H2O
125.000 125.000 100.000 25.000 16.000 1000 700 1
SN2
14
Reatividade como nucleófilo MENOSMAIS
SN1- A força do nucleófilo não é importante na deter-
minação da velocidade da reação
Basicidade ���� Posição de equilíbrio entre um doador e um ácido ( Afinidade por próton)
Nucleófilo���� Termo da velocidade da reação com o substrato.
CH3O- + H2O CH3OH + HO
-
CH3S- + H2O CH3SH + HO
-
CH3O- +
O
CH3O C O-lento
rápidoO
Basicidade
Nucleofilo
15
rápidoCH3S
- + CH3S C O-
FRACA BASE FORTE
PIOR NUCLEÓFILO MELHOR
CH3COOH < H2O < CH3COO- < C6H5O- < HO- < CH3O-
I- Br- Cl- F-Basicidade
Nucleofilo
Basicidade
Nucleofilo
F- HO- -NH2
16
GRUPO DE SAÍDA
Y
R
R
R
Nu- +
R
R R
YNuδδδδδδδδ
−−−−
Estado de Transição
Y-++++
−−−−
Grupo de saída
Nu
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
17
Reatividade
relativa
Reatividade com Grupo de saída MENOSMAIS
HO- -NH2 RO-
I- Br- Cl- F-
~0120010.00030.00060.000
TosO-
SN2 e SN1
CH3
Aminas não podem sofrer reações de substituição pois
NH2– é uma base muito forte (um pobre grupo de saída)
RCH2F > RCH2OH > RCH2NH2
HF H2O NH3pKa = 3.2 pKa = 15.7 pKa = 36pKa = 3.2 pKa = 15.7 pKa = 36
Protonação da amina não resolve o problema
CH3CH2NH3+
+ OH- CH3CH2NH2 + H2O
Reatividade
relativa
Reatividade como solvente MENOSMAIS
SN2
CH3CH2CH2CH3Br + N3- CH3CH2CH2CH3N3 + Br
- Solvente
HMPA CH3CN DMF DMSO H2O CH3OH
200.000 5000 2800 1300 7 1
O SOLVENTE
19
Reatividade como solvente MENOSMAIS
Nu- H-OR
H-OR
H-OR
RO-HP
O
NN
N CH3
CH3
H3C
H3C
H3C CH3
SN1
Reatividade
relativa
Reatividade como solvente MENOSMAIS
(CH3)3CCl + ROH Solvente (CH3)3COR + HCl
H2O 80% EtOH/Aquoso 40% EtOH/Aquoso EtOH
100.000 14.000 100 1
H
20
CH
O
H
H
OH
HO
H
HO
HH
OH
H HO
H
OH
H
O
H
21
22
Haletos vinílicos e haletos de arila não sofrem reações SN2
CCH
ClR
H
Nu
X
Br
NuX
Haletos vinílicos e haletos de arila não sofrem reações SN1
RCH CH Cl RCH CHX + Cl-
Br
X + Br-
Eliminação x Substituição
24
Eliminação x Substituição
Resumo das reações de Substituição e de Eliminação
Tipos de RX SN1 SN2 E1 E2
RCH2 X
(primário)
Não Ocorre Altamente
favorecido
Não Ocorre Ocorre com
Bases fortes
25
R2CHX
(secundário)
Halogenetos
alilicos e
benzilicos
Ocorre
competição
c/ E2
Halogenetos
alilicos e
benzilicos
Favorecidos
com bases
Fortes
R3X
(terciário)
Favorecida
c/ solventes
hidroxílicos
Não Ocorre Ocorre
competição
c/ SN1
Favorecidos
com bases
Temperaturas altas favorecem as reações de Eliminação
Haletos de Alquila Primários
NaCN
THF-HMPACN
SN2 = RSSN2 = RS--, I, I--, CN, CN--, NH, NH33 ou ou BrBr-- //solvsolv. . apróticosapróticos
E2= Bases volumosas/ E2= Bases volumosas/ SolvSolv. . PróticosPróticos
26
THF-HMPA
(CH3)3COK
Br
1-Bromo-butano
CN
Pentanonitrila (90%)
1-buteno (85%)
Haletos de Alquila Secundários
SN = Bases fracas / solventes apróticosE = Bases fortes
CH3COO-
O
O
Acetato de isopropila (100%)
27
Br
CH3CH2ONa
CH3CH2OH
Acetato de isopropila (100%)
O
+
Etil-isopropiléter
(20%)
Propeno (80%)
Haletos de Alquila Terciários
CH3CH2ONa
CH3CH2OH
O CH2CH3 +
Etil-terc-butil-éter 2-metil-propeno
SN1= Bases fracas / solventes apróticosE = Bases fortes
28
Br
O CH2CH3 +
Etil-terc-butil-éter
(80%)
Etil-terc-butil-éter
(3%)
2-metil-propeno
(20%)
2-metil-propeno
(97%)
CH3CH2OH