Coloque os substratos abaixo em ordem de reatividade para reações de substituição nucleofilica unimolecular. Explique.
Cl


Br
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{Br}

Passo 1

O enunciado pede: “Coloque os substratos abaixo em ordem de reatividade para reações de substituição nucleofílica unimolecular (SN1). Explique.”
Os substratos listados são (copiados do enunciado):
\mathrm{C[C]\text{(C)}Cl}
\mathrm{C[C]1CCCCC1}
\mathrm{CC\text{(C)}Br}
\mathrm{CH_3Br}
Informações relevantes fornecidas: cada linha é um substrato (SMILES ou fórmula), e precisamos compará‑los quanto à rapidez em reações do tipo SN1. Observação importante: a segunda entrada, \mathrm{C[C]1CCCCC1}, conforme escrita, representa um hidrocarbeto (metilciclohexano) e NÃO contém um átomo de halogênio (Cl ou Br). Para que um substrato participe de SN1 devemos ter um bom grupo saída (por ex. \mathrm{Cl} ou \mathrm{Br}). Portanto esta entrada está incompleta para avaliar SN1 tal como foi escrita. Não vou pedir esclarecimento; vou explicar essa limitação e então ordenar os demais substratos com informações completas.

Passo 2

O que é SN1 e quais fatores controlam a reatividade (aula rápida e clara).
  • SN1 significa “substituição nucleofílica unimolecular”. A etapa limitante (mais lenta) é a formação do carbocátion pela saída do grupo saída. Em símbolos:
\text{R–X} \xrightarrow{\text{passo lento}} \text{R}^+ + \text{X}^- \quad\text{(passo limitante)}
  • A velocidade da reação SN1 depende principalmente de duas coisas:
    1. A estabilidade do carbocátion \mathrm{R}^+ formado. Quanto mais estável o carbocátion, mais fácil ele é formado e mais rápida a SN1.
    2. A habilidade do grupo saída \mathrm{X} de sair (melhor grupo saída → mais rápido). Em haletos comuns, \mathrm{Br}^- é um grupo saída melhor que \mathrm{Cl}^-, portanto, com o mesmo carbocátion, o brometo reage mais rápido que o cloreto.
  • Regras práticas de estabilidade de carbocátions (ordem qualitativa):
\text{terciário} > \text{secundário} > \text{primário} > \text{metílico (methyl)}áááí
Explicação simples do porquê: mais grupos alquila próximos permitem maior hyperconjugação e efeito indutivo doadores de densidade, estabilizando a carga positiva. Exemplos:
  • Carbocátion terciário: \mathrm{(CH_3)_3C^+} — muitos hidrogênios e ligações que estabilizam.
  • Carbocátion metílico: \mathrm{CH_3^+} — extremamente instável, praticamente não forma em SN1.

Passo 3

Identificação e classificação dos substratos do enunciado (o que cada um é, em linguagem simples).
  • \mathrm{C[C]\text{(C)}Cl}: isto representa o cloreto de isopropila, ou seja \mathrm{(CH_3)_2CHCl}. É um cloreto secundário → ao sair \mathrm{Cl^-} fica um carbocátion secundário (isopropil \mathrm{(CH_3)_2CH^+}).
  • \mathrm{CC\text{(C)}Br}: isto representa o brometo de isopropila, ou seja \mathrm{(CH_3)_2CHBr}. É um brometo secundário → ao sair \mathrm{Br^-} fica o mesmo carbocátion secundário que acima.
  • \mathrm{CH_3Br}: brometo de metila, \mathrm{CH_3Br}. Se \mathrm{Br^-} sair, forma-se o carbocátion metílico \mathrm{CH_3^+}, que é muito instável.
  • \mathrm{C[C]1CCCCC1}: conforme escrito, é metilciclohexano (sem haleto). Portanto não é um substrato de SN1 a menos que o enunciado tenha omitido um halogênio. Não é possível comparar a reatividade em SN1 desta entrada sem saber qual é o grupo saída (por exemplo, \mathrm{Cl} ou \mathrm{Br}) e onde ele está ligado.

Passo 4

Comparação detalhada entre os substratos reconhecíveis (aqui ensino como decidir na prova).
Passo didático — como raciocinar rapidamente:
  • Primeiro passo: identifique o tipo de centro carbonado que perderá o haleto (metílico, primário, secundário, terciário). Escreva mentalmente o carbocátion resultante.
  • Segundo passo: compare a estabilidade dos carbocátions. Aquele que formar o carbocátion mais estável tem maior tendência a reagir via SN1.
  • Terceiro passo: entre dois substratos que formam o mesmo carbocátion, o que tiver o melhor grupo saída (brometo melhor que cloreto) será mais reativo.
Aplicando aos nossos substratos completos:
  • \mathrm{CC\text{(C)}Br} (brometo de isopropila): forma um carbocátion secundário. \mathrm{Br^-} é um bom grupo saída. Então SN1 relativamente favorecida.
  • \mathrm{C[C]\text{(C)}Cl} (cloreto de isopropila): forma o mesmo carbocátion secundário, mas \mathrm{Cl^-} é pior grupo saída que \mathrm{Br^-}. Logo, com mesmo carbocátion, a reação SN1 será mais lenta que com \mathrm{Br}.
  • \mathrm{CH_3Br} (brometo de metila): forma carbocátion metílico, extremamente instável → SN1 praticamente não ocorre (muito, muito lento).
Conclusão lógica: \mathrm{(CH_3)_2CHBr} > \mathrm{(CH_3)_2CHCl} > \mathrm{CH_3Br} em reatividade SN1.

Passo 5

Observações extras úteis para prova (truques para ganhar tempo):
  • Se tiver dois haletos que geram o mesmo carbocátion, sempre escolha o que tem o halogênio mais facilmente ionizável (na mesma coluna do halogênio: I > Br > Cl > F).
  • Sempre prefira classificar por estabilidade do carbocátion antes de pensar em polaridade do solvente; solvente polar protico acelera SN1, mas a ordem relativa entre substratos com diferentes carbocátions normalmente permanece a mesma.
  • Se um substrato na lista parecer “estranho” (ex.: SMILES sem halogênio), marque isso mentalmente e peça atenção ao enunciado — sem halogênio não há SN1.

Resposta

\mathrm{CC\text{(C)}Br} > \mathrm{C[C]\text{(C)}Cl} > \mathrm{CH_3Br}
\mathrm{C[C]1CCCCC1} está incompleto (não contém haleto na escrita dada), portanto não é possível classificá‑lo para SN1 sem saber qual é o grupo saída.

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