- Qual dos compostos em cada um dos pares reagirá mais rapidamente com
em uma reação
? Justifique suas respostas.
c.
ou
Passo 1
O enunciado pergunta qual dos dois compostos reagirá mais rapidamente com
numa reação do tipo
, e pede justificativa. Os compostos dados são:
Informações relevantes fornecidas (explicitadas):
- A reação considerada é do tipo
. - O nucleófilo é a própria água
(um nucleófilo relativamente fraco e o solvente é protíco). - Os dois substratos são cloretos de alquila (mesmo grupo saída:
).
Passo 2
O que é uma reação
(explicação didática e passo a passo)
- A sigla
significa substituição nucleofílica, bimolecular. “Bimolecular” quer dizer que a etapa lenta (determinante da velocidade) envolve simultaneamente duas espécies: o substrato (R–LG) e o nucleófilo (Nu). - A lei de velocidade da
é
onde
é o substrato (a parte orgânica ligada ao grupo saída) e
é o nucleófilo.
- Mecanisticamente, a reação ocorre por ataque “backside” (por trás do carbono ligado ao grupo saída). O nucleófilo ataca o carbono com ligação ao
formando um estado de transição pentacovalente parcial, enquanto o está saindo. Não há formação isolada de carbocátion nesse caminho.
Passo 3
Quais fatores controlam a velocidade da
(com explicações simples)
- Estérica (impedimento estérico): quanto mais volumosos os grupos ligados ao carbono que vai receber o ataque, mais difícil o nucleófilo “entrar” por trás. Portanto, substratos menos substituídos (primário) reagem mais rápido que secundários, que por sua vez são mais rápidos que terciários (nos quais
praticamente não ocorre). - Força do nucleófilo: nucleófilos fortes atacam mais rápido. A água é um nucleófilo fraco (é neutra e, em solvente protíco, ainda mais desativada por solvatação).
- Qualidade do grupo saída: aqui ambos têm o mesmo grupo saída (
), então esse fator não diferencia os dois casos. - Solvente: solventes protícos (como água) solvatam nucleófilos e diminuem sua reatividade; mas isso afeta ambos os substratos de forma similar, não mudando a ordem relativa por impedimento estérico.
Passo 4
Identificar os substratos (o passo-chave que muitos esquecem)
-
é o cloreto de etila (1-cloroetano). O carbono ligado ao está ligado a apenas um outro carbono (um grupo etila tem a forma ), portanto esse carbono é primário. -
é o 2-cloropropano (ou cloreto de isopropila). O carbono ligado ao está ligado a dois outros carbonos (dois grupos metila), portanto é um carbono secundário.
Dica prática para a prova: sempre olhe o carbono que tem o grupo saída e conte quantos carbonos substituem esse carbono. 0 carbonos = primário? Não: 0 carbonos significa metílico; 1 carbono = primário; 2 = secundário; 3 = terciário. Métodos rápidos: desenhe a vizinhança do C–LG.
Passo 5
Aplicando os conceitos ao caso concreto (por que um é mais rápido)
- Em
o ataque vem por trás do carbono ligado ao . Em (primário) esse carbono está cercado por grupos pequenos ( e um ), então o nucleófilo consegue atacar com menos impedimento estérico. - Em
(secundário) o carbono portador do tem dois grupos adjacentes, o que cria mais bloqueio estérico ao ataque por trás; o estado de transição fica mais congestionado e, portanto, de maior energia, diminuindo a velocidade da . - Como ambos têm o mesmo leaving group (
) e o mesmo nucleófilo ( ), o fator decisivo aqui é o impedimento estérico do substrato. Logo, o primário reage mais depressa que o secundário em .
Passo 6
Observações adicionais úteis para a prova (pra te deixar confiante)
- Mesmo com água (solvente protíco e nucleófilo fraco), a ordem de reatividade por impedimento estérico permanece: metílico > primário > secundário >> terciário, no contexto de
. - Em substratos secundários, dependendo das condições (solvente, temperatura, força do nucleófilo), pode haver competição entre
, e eliminação ( ). Mas a pergunta fixa o mecanismo , então não precisamos considerar aqui. - Exemplo rápido para fixar: um cloreto terciário não sofre
porque o nucleófilo não consegue atacar por trás — muito bloqueio.