Classificação: Analise a reação entre 1-bromobutano e NaOMe (metóxido de sódio) em metanol. É
e E2? Justifique com base na força da base e no substrato.
Passo 1
O enunciado pede para classificar a reação entre 1‑bromobutano e metóxido de sódio em metanol, ou seja, identificar se a reação segue
,
,
ou
, e justificar com base na força da base/nucleófilo e no substrato.
Dados explícitos que usamos (retirei do enunciado):
Dados explícitos que usamos (retirei do enunciado):
- Substrato: 1‑bromobutano, cuja fórmula estrutural linear é
(haleto primário). - Reagente/solvente:
(metóxido de sódio) em (metanol).
O que se pede: dizer qual (quais) mecanismo(s) ocorrem e justificar usando conceitos de força de base/nucleófilo, estabilidade do carbocátion e estericidade do substrato.
Passo 2
Entendendo o substrato: por que ser primário importa.
- Um haleto primário como
tem o carbono ligado ao bromo conectado a apenas um outro carbono. Isso significa que a formação de um carbocátion primário seria muito pouco estável (não há boa estabilização por hiperconjugação ou efeitos indutivos). - Consequência: mecanismos que passam por um carbocátion livre (mecanismos unimoleculares como
e ) são muito desfavorecidos para substratos primários, salvo se houver estabilização especial (por ressonância, por exemplo), o que não é o caso aqui.
Resumo: substrato primário →e altamente improváveis.
Passo 3
Entendendo o reagente e o solvente: metóxido em metanol.
- A base/nucleófilo presente é o metóxido, que escrevemos como
(do sal ). é uma base forte e também um nucleófilo relativamente bom (pequeno, pouco estérico). - O solvente é metanol (
), que é polar protico. Em solventes próticos, ânions pequenos (como , , ) ficam mais solvatados e sua nucleofilicidade diminui em comparação com solventes apróticos; porém, ainda é um nucleófilo forte porque é a base conjugada de um álcool fraco e está presente em alta concentração quando se usa em . - Conclusão prática:
funciona bem como nucleófilo para ataques em substratos pouco estéricos, e também poderia agir como base para eliminar hidrogênios (E2) se as condições favorecessem eliminação.
Passo 4
Comparação de mecanismos possíveis usando argumentos qualitativos (estabilidade do carbocátion e natureza do nucleófilo/base).
-
: requer formação de carbocátion como etapa lenta. Para um primário isso é muito desfavorável energeticamente → reação desprezível. -
: também requer carbocátion (mesma razão) → desprezível. -
: reação concertada bimolecular; favorecida por substratos pouco estéreos (primários) e por nucleófilos fortes e não muito volumosos. Aqui temos exatamente isso: substrato primário e é um bom nucleófilo pequeno. Logo é fortemente favorecida. A lei de velocidade típica é
-
: também é uma reação bimolecular concertada e pode competir com quando a base é forte. A taxa de também depende de ambas as concentrações:
Mas a competição prática depende de fatores adicionais: facilidade de abstração de um hidrogênio β e estabilidade do alceno formado; com um haleto primário a formação de um alceno mais substituído (mais estável) normalmente exige remover um hidrogênio de um carbono secundário adjacente — com 1‑bromobutano há possibilidade de formar 1‑buteno (menos substituído) ou 2‑buteno (mais substituído), porém a preferência por eliminação (E2) cresce com base mais volumosa, temperatura maior e quando a substituição do carbono ligado ao halogênio é maior. Com uma base pequena e nucleófila (
) e substrato primário, substituição (SN2) tende a superar eliminação.
Passo 5
Explicando por que
domina na prática (rascunho de “por que no exame”):
- Estericidade: ataque nucleofílico em
precisa de espaço para o nucleófilo atacar o carbono ligado ao . Em primários, esse espaço existe → ataque eficiente. - Força do nucleófilo:
é forte o suficiente para atacar rapidamente e deslocar . - Solvente prótico reduz um pouco a nucleofilicidade, mas não o bastante para impedir
quando o nucleófilo é o próprio metóxido em excesso. - Termodinâmica do produto: substituição dá éter metílico por substituição nucleofílica (formação de
— ou seja, butil metil éter) ou, dependendo das condições, ocorre transposição: na verdade, com um haleto primário e metóxido, o produto de substituição é o éter por substituição nucleofílica (isto é, 1‑butil metil éter). Esse é um produto razoavelmente acessível. (Nota: sob condições onde a nucleofilia domina, o produto principal é substituição; sob aquecimento intenso e/ou base muito volumosa, eliminação aumenta.)
Passo 6
Quando E2 pode crescer e quando não: regras práticas que ajudam na prova.
- Aumentar temperatura favorece eliminação (E2) em relação à substituição (SN2) porque eliminação tem maior ganho entropia em muitos casos.
- Usar base mais volumosa (por exemplo
) favorece E2 porque o ataque nucleofílico fica estericamente dificultado e a abstração de próton é mais fácil. - Aqui, com
(pequeno) em e substrato primário, essas condições não estão presentes → E2 só como concorrente menor. - Portanto, em condições normais (temperatura ambiente,
/ ) espera‑se produto majoritário por e uma pequena fração de (a fração de eliminação aumenta com aquecimento).
Passo 7
Resumo final didático e dica de memorização:
- Regra curta para prova: substrato primário + nucleófilo forte →
(a não ser que a base seja muito volumosa ou que haja condições térmicas fortes). - Substrato primário → evite pensar em
e (a menos que haja estabilização do carbocátion). - Se pedirem explicar: cite estabilidade do carbocátion (para excluir SN1/E1), e cite estericidade + força do nucleófilo (para favorecer SN2), e comente que base pequena pode causar alguma E2, mas pouco comparado ao SN2.
Resposta
Predominante:
.
Competidora (menor): em pequena proporção (aumenta com aquecimento ou base volumosa).
Negligíveis: e
.
Competidora (menor):
Negligíveis: