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Haletos de alquila podem sofrer reações de
substituição e eliminação!
No último caso, temos reação de eliminação!
Substituição e eliminação
Aspectos que serão discutidos:
Mecanismos de eliminação (assim como na substituição, há
diferentes mecanismos) e consequências de cada um
(estereoquímicas)
Comparação entre eliminação e substituição
Eliminação
Nucleófilo ataca o hidrogênio ao invés de carbono
Portanto, hidroxila se comporta como base!
Lei da velocidadeV = k2[t-BuBr][OH-]
Reação de eliminação segunda ordem
Mecanismo denominado E2 (eliminação, bimolecular)
E2
E1Eliminação
Comparando novamente com substituição :
E se usarmos um ácido, cujo base conjugada seja nucleófilo fraco?
E1Eliminação
Ex: t-butanol em ácido sulfúrico – não ocorre substituição
HSO4- não está envolvido na etapa determinante da velocidade!
Portanto, o mecanismo de eliminação é chamado E1
Influência do nucleófilo na eliminação
versus substituição
BASICIDADE
A maior basicidade favorece a eliminação!
Influência do nucleófilo na eliminação
versus substituição
TAMANHO DA BASE
O maior volume favorece a eliminação!
Zaitsev’s Rule for Elimination Reactions
(1875)
• In the elimination of HX from an alkyl halide, the more
highly substituted alkene product predominates
• Zaitzev’s Rule: when two different alkene products are possible in an
elimination, the most highly substituted
(most stable) alkene will be the major product
– This is true only if a small base such as ethoxide is used
Fig. 7.6
Kinetic control of product formation
(stereoselectivity) See the differences of free energy
of activation.
The rate formation of 2-methyl-2-
butene is higher
stereoselectivity
Influência da temperatura na eliminação
versus substituição
TEMPERATURA
Substituição: 2 moléculas formam 2 moléculas
Eliminação: 2 moléculas formam 3 moléculas
Logo, na substituição a variação de entropia é positiva e quanto maior a
temperatura, mais exotérmica é reação.
ALTAS TEMPERATURAS FAVORECEM A ELIMINAÇÃO!
Eliminação x Substituição
RESUMINDO:
Nucleófilos que são bases fortes favorecem a eliminação;
Nucleófilos (ou bases) volumosos favorecem a eliminação;
Altas temperaturas favorecem a eliminação.
Eliminação de Hofmann (1818 -1892)
produto principal(94%)
CH3CH2CH2CH CH2CH3CH2CH CHCH3CH3CH2CH2 CH
N
CH3
H3C
CH3
CH3
N
CH3
H3C CH3
CH3CH2CH2 CH
OH2+
CH3 CH3CH2CH CHCH3 CH3CH2CH2CH CH2
produto principalH2O
Eliminação de água em álcoois
Eliminação de aminas
Menos impedido
N CH3
CH
CH3
H3C
H3C CH2CH2CH3
CH2 CHCH2CH2CH3 N CH3
CH3
H3C
penteno (majoritário)
CH3CH CHCH2CH3
pentenoH2O
CH3CH CH2NCH2CH2CH3
CH3
CH3
CH3
CH3CH CH2N:
CH3
CH3
CH3
CH2 CHCH3
1H 2H
CH3CH CH2NCH2CH2CH3
CH3
CH3
CH3
CH3CH CH2N:
CH3
CH3
CH3
CH2 CHCH3
1H 2H
Atracurium besylate injection is indicated, as an adjunct to general
anesthesia, to facilitate endotracheal intubation and to provide skeletal
muscle relaxation during surgery or mechanical ventilation.
The pH is adjusted to 3.25 to 3.65 with benzenesulfonic acid.
Atracurium besylate
Quais seriam os produtos da eliminação de Hofmann quando o
besilato de atracurium é tratado em meio alcalino?
O produto principal de uma reação E1 é o alceno mais estável
Quanto mais substituído, mais estável o alceno!
Regiosseletividade E1
A eliminação anti é favorecida sobre a eliminação sin
Uma melhor sobreposição de orbitais é atingida por um
ataque pela face oposta
A eliminação anti evita a repulsão da base rica em elétrons
E2O estado de transição na E2
Para a eliminação E2 em ciclohexanos, tanto o C-H
quanto o C-X devem estar na axial.
Eliminação E2 em ciclohexanosE2
• The major product contains the
more stable trisubstituted double
bond, as predicted by the Zaitsev
• E2 dehydrohalogenation of cis-1-chloro-2-methylcyclohexane.
• In menthyl chloride the molecule must first change to a less stable conformer to produce an axial chloride
Elimination is slow and can yield only the least
substituted (Hoffman) product from anti elimination
equatorial
axial
No
reaction
React by E2
Regiosseletividade na eliminação
Reações E1 fornecem os alquenos mais substituídos
Reações E2 podem dar os alquenos mais substituidos,
mas se tornam regiosseletivas para os menos substituídos,
na presença de bases mais volumosas.
Elimação E1cB E1cB
Grupos estabilizadores de carga negativa propiciciam
uma outra reatividade!
O que está acontecendo?
Elimação E1cB E1cB
cB = base conjugada
Embora OH- nunca seja grupo de saída em E2, pode ser em E1cB!
Outros grupos são possíveis também!
O direcionamento da reação para um mecanismo SN1,
SN2, E1 ou E2, depende:
1. estrutura do substrato;
2. da natureza do grupo abandonador;
3. nucleofilicidade e da concentração do Nu;
4. do solvente da reação;
5. da temperatura.
Concorrência SN1/SN2 e E1/E2
Reagente
Nu fraco –
base fraca
(H2O)
Nu forte –
base fraca
(I-)
Nu forte - base
forte, pequeno
(CH3O-)
Nu forte –
base forte,
grande
((CH3)3CO-)
Não SN2 SN2 SN2
Não SN2 SN2 E2 / (SN2)
Não SN2 E2 / (SN2) E2
SN1 / E1 SN2 E2 / (SN2) E2
SN1 / E1 SN1 / E1 E2 E2
E1cB E1cB E1cB E1cB
Aumento de temperatura favorece a eliminação
A Nucleofilicidade é Afetada por Efeitos
Estéricos
Efeitos estéricos afetam a nucleofilicidade, mas não a basicidade
Quanto mais forte e impedida estericamente a base,
maior a eliminação frente a substituição
Efeito do Solvente SN1/S
N2
Polaridade do Solvente
(CH3)3CBr + H2O (CH3)3COH + HBr
Velocidade
Relativa
H2O 400.000
H2O/Acetona 1:9 1
SN1 Meio
SN2
Prótico X Aprótico
CH3I + Cl CH3Cl + I
Velocidade
Relativa
CH3OH 1
HCONH2 12,5
HCONHCH3 45,3
HCON(CH3)2 1.200.000
Meio
d
Quando uma reação forma um carbocátion intermediário, sempre verifique
se há a possibilidade do carbocátion sofrer rearranjo:
Rearranjo SN1/E1