Explique a diferença entre os mecanismos SN1 e SN2.
Passo 1
O enunciado pede para explicar as diferenças entre os mecanismos de substituição nucleofílica unimolecular (SN1) e bimolecular (SN2). O conteúdo envolve cinética química (ordem de reação), o papel do substrato, do nucleófilo, do solvente e o comportamento estereoquímico durante a reação.
Passo 2
No mecanismo SN1 a etapa determinante de velocidade é a dissociação do substrato (por exemplo
) em carbocátion e grupo de saída. É uma reação em duas etapas:
- O grupo de saída se desprende, formando um carbocátion planar.
- O nucleófilo ataca esse carbocátion.
A lei de velocidade depende apenas da concentração do substrato:
Como há formação de carbocátion, substratos terciários são mais favoráveis e solventes próticos ajudam a estabilizar o íon intermediário. A configuração do centro quiral sofre racemização, pois o ataque ao carbocátion pode ocorrer de ambos os lados.
Passo 3
No mecanismo SN2 ocorre um ataque concertado de um único passo, em que o nucleófilo ataca o carbono ligado ao grupo de saída enquanto este se desprende. A lei de velocidade é bimolecular:
Aqui não há intermediário isolável. O ataque sempre ocorre por trás (backside attack), invertendo a configuração do centro quiral (inversão de Walden). Substratos primários ou metílicos são os mais reativos, nucleófilos fortes e solventes apróticos favorecem essa via.
Passo 4
Em resumo, as principais diferenças são:
– Cinética: SN1 é de primeira ordem , SN2 é de segunda ordem
.
– Mecanismo: SN1 passa por carbocátion intermediário, SN2 é concertado sem intermediário isolável.
– Estereoquímica: SN1 gera racemato, SN2 produz inversão de configuração.
– Substrato: SN1 favorece terciário, SN2 favorece primário/metílico.
– Solvente e nucleófilo: SN1 prefere solventes próticos, SN2 prefere nucleófilos fortes em solventes apróticos.
– Cinética: SN1 é de primeira ordem
– Mecanismo: SN1 passa por carbocátion intermediário, SN2 é concertado sem intermediário isolável.
– Estereoquímica: SN1 gera racemato, SN2 produz inversão de configuração.
– Substrato: SN1 favorece terciário, SN2 favorece primário/metílico.
– Solvente e nucleófilo: SN1 prefere solventes próticos, SN2 prefere nucleófilos fortes em solventes apróticos.
Resposta
SN1 e SN2 diferem na ordem de reação (1ª vs. 2ª), na existência ou não de intermediário (carbocátion vs. reação concertada), no resultado estereoquímico (racemização vs. inversão) e nas condições ideais de substrato, nucleófilo e solvente.