Explique a diferença entre os mecanismos E1 e E2. Compare com SN1 e SN2.
Passo 1
O enunciado pede para entender como funcionam os mecanismos de eliminação E1 e E2 e compará-los com os mecanismos de substituição nucleofílica SN1 e SN2. O conteúdo envolve cinética de reação, natureza do intermediário (carbocátion vs. complexo de transição concertado), influência do substrato, nucleófilo/base, solvente e estereoquímica dos produtos.
Passo 2
Mecanismo E1 e sua comparação com SN1
– Tanto E1 (eliminação unimolecular) quanto SN1 (substituição unimolecular) são processos em duas etapas.
– Etapa lenta comum: ionização do substrato R–LG (onde LG = grupo saída) formando o carbocátion . A velocidade depende só da concentração de R–LG, ou seja, v ∝ [R–LG].
– A partir do carbocátion formam-se dois caminhos concorrentes:
• Em E1, uma base fraca remove um próton β, gerando alceno.
• Em SN1, um nucleófilo (mesmo fraco) ataca o carbocátion, gerando o produto substituído.
– Como há carbocátion livre, admite rearranjos (metílico, hidreto) e racemização parcial (se o carbonilo for quiral).
– Tanto E1 (eliminação unimolecular) quanto SN1 (substituição unimolecular) são processos em duas etapas.
– Etapa lenta comum: ionização do substrato R–LG (onde LG = grupo saída) formando o carbocátion
– A partir do carbocátion
• Em E1, uma base fraca remove um próton β, gerando alceno.
• Em SN1, um nucleófilo (mesmo fraco) ataca o carbocátion, gerando o produto substituído.
– Como há carbocátion livre, admite rearranjos (metílico, hidreto) e racemização parcial (se o carbonilo for quiral).
Passo 3
Mecanismo E2 e sua comparação com SN2
– Tanto E2 (eliminação bimolecular) quanto SN2 (substituição bimolecular) ocorrem em única etapa concertada. A base ou nucleófilo ataca simultaneamente ao rompimento da ligação C–LG. A velocidade depende de ambas as concentrações: v ∝ [R–LG]·[ ou N
].
– Em SN2, o nucleófilo ataca o carbono ligado ao LG por trás (ataque de retaguarda), invertendo configuração (inversão de Walden).
– Em E2, a base abstrage o protão β que deve estar em arranjo anti-periplanar ao LG; gera-se imediatamente o alceno. Há estereoquitatividade (anti), mas sem intermediário carbocátion.
– Tanto E2 (eliminação bimolecular) quanto SN2 (substituição bimolecular) ocorrem em única etapa concertada. A base ou nucleófilo ataca simultaneamente ao rompimento da ligação C–LG. A velocidade depende de ambas as concentrações: v ∝ [R–LG]·[
– Em SN2, o nucleófilo ataca o carbono ligado ao LG por trás (ataque de retaguarda), invertendo configuração (inversão de Walden).
– Em E2, a base abstrage o protão β que deve estar em arranjo anti-periplanar ao LG; gera-se imediatamente o alceno. Há estereoquitatividade (anti), mas sem intermediário carbocátion.
Passo 4
Fatores que favorecem cada mecanismo e principais diferenças
– Substrato: rapazes terciários favorecem E1/SN1; primários favorecem E2/SN2; secundários podem ir por qualquer via conforme base/nucleófilo.
– Base vs. nucleófilo: base forte e volumosa favorece E2; nucleófilo forte e pequeno favorece SN2; base/nucleófilo fraco favorece E1/SN1.
– Solvente: polares próticos (ex.: álcoois) estabilizam carbocátions e anions, favorecendo E1/SN1; polares apróticas (ex.: acetona, DMSO) aumentam reatividade de N /
, favorecendo E2/SN2.
– Estereoquímica: E2 requer arranjo anti-periplanar; SN2 requer ataque de retaguarda com inversão; E1/SN1 geram mistura racêmica (se houver quiralidade).
– Rearranjo de carbocátion só em E1/SN1; concertado em E2/SN2 dá menos chance de rearranjo.
– Substrato: rapazes terciários favorecem E1/SN1; primários favorecem E2/SN2; secundários podem ir por qualquer via conforme base/nucleófilo.
– Base vs. nucleófilo: base forte e volumosa favorece E2; nucleófilo forte e pequeno favorece SN2; base/nucleófilo fraco favorece E1/SN1.
– Solvente: polares próticos (ex.: álcoois) estabilizam carbocátions e anions, favorecendo E1/SN1; polares apróticas (ex.: acetona, DMSO) aumentam reatividade de N
– Estereoquímica: E2 requer arranjo anti-periplanar; SN2 requer ataque de retaguarda com inversão; E1/SN1 geram mistura racêmica (se houver quiralidade).
– Rearranjo de carbocátion só em E1/SN1; concertado em E2/SN2 dá menos chance de rearranjo.
Resposta
E1 e SN1 são unimoleculares (duas etapas) via carbocátion, permitem rearranjos e são favorecidas por bases/nucleófilos fracos e solventes próticos. E2 e SN2 são bimoleculares (concertados), sem intermediário livre, dependem de base/nucleófilo forte e solventes apróticos; E2 exige anti-periplanar para formar alcenos, SN2 exige ataque de retaguarda com inversão de configuração.