Que haleto de alquila de cada par abaixo você espera que reaja mais rapidamente através de um mecanismo \mathrm{S}_{\mathrm{N}} 2 ? Justifique sua resposta.
Br

ou
Br

Passo 1

O enunciado pergunta: qual haleto de alquila do par reage mais rapidamente por um mecanismo \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 e pede justificativa. As duas espécies fornecidas (peguei os dados dos SMILES que você deu) são: \text{CCCBr} e \text{CC\text{(C)}\text{(C)}Br}.
Listei as informações relevantes dadas pelo enunciado:
  • \text{CCCBr} (SMILES): haleto onde o carbono ligado ao bromo está ligado a apenas um outro carbono (é um carbono primário) — é o 1-bromopropano.
  • \text{CC\text{(C)}\text{(C)}Br} (SMILES): haleto onde o carbono ligado ao bromo está ligado a três outros carbonos (é um carbono terciário) — é o brometo terc-butil (2-bromo-2-metilpropano).
    A pergunta: qual dos dois reagirá mais rápido por \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2? (Vou explicar por que passo a passo.)

Passo 2

O que é o mecanismo \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 — aula rápida e sem enrolação:
  • \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 significa substituição nucleofílica, bimolecular, do tipo 2 (uma etapa concertada). “Bimolecular” quer dizer que a etapa lenta (determinante da velocidade) envolve simultaneamente o nucleófilo e o substrato. A lei de velocidade típica é
\text{velocidade} = k\,[\text{RX}]\,[\text{Nu}^-],
onde \text{RX} é o haleto de alquila e \text{Nu}^- é o nucleófilo; k é a constante de velocidade.
  • Mecanisticamente, o nucleófilo ataca o carbono ligado ao halogênio pelo “backside” (lado oposto ao grupo saindo), formando um estado de transição pentacoordenado no qual a ligação ao nucleófilo está sendo formada ao mesmo tempo que a ligação ao haleto está sendo quebrada. O resultado é inversão da configuração no centro (se o carbono for quiral).
  • Coisas que favorecem \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2: carbonos pouco impedidos estéricamente (metil > primário > secundário), nucleófilo forte e solvente polar aprótico; bom grupo saída (Br^- é bom).

Passo 3

Classificação dos dois centros que participam da reação (uso o SMILES que você deu para identificar):
  • Para \text{CCCBr}: o carbono ligado ao bromo está ligado a um único grupo alquila (um carbono) e a duas hidrogênios — portanto é um carbono primário. Nome comum: 1-bromopropano.
  • Para \text{CC\text{(C)}\text{(C)}Br}: o carbono ligado ao bromo está ligado a três grupos alquila (três carbonos) — é um carbono terciário. Nome comum: brometo terc-butil.
    Observação: em \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 interessa muito quantos substituintes de carbono estão presos ao carbono eletrofílico, porque isso afeta o acesso físico do nucleófilo.

Passo 4

Por que a diferença de substituição importa — entenda a “visita” do nucleófilo:
  • Imagine o nucleófilo tentando se aproximar do carbono ligado ao Br. Em \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 ele precisa se aproximar pelo lado oposto ao bromo (backside). Se ao redor do carbono houver poucos átomos (pouca “muvuca”), o nucleófilo chega fácil. Se houver muitos grupos volumosos ao redor, eles bloqueiam o ataque.
  • Em termos de energia: mais impedimento estérico significa que o estado de transição é muito mais energético (barreira maior), logo a constante k é menor e a reação fica muito mais lenta. Em palavras simples: nucleófilo não consegue alcançar o carbono terciário por causa dos grupos volumosos ao redor.
  • Conclusão qualitativa: carbonos metílicos e primários reagem bem por \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2; secundários com dificuldade (depende das condições) e terciários praticamente não reagem por \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2.

Passo 5

Aplicando ao nosso par específico:
  • \text{CCCBr} (1-bromopropano) tem um centro primário — ataque pelo backside é fácil, o estado de transição é de energia relativamente baixa, portanto a reação \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 é rápida.
  • \text{CC\text{(C)}\text{(C)}Br} (brometo terc-butil) tem um centro terciário — o nucleófilo é estérico e geometricamente impedido de atacar pelo backside; a barreira para \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 é muito alta e, na prática, este substrato praticamente não sofre \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2. Em vez disso, em condições reativas com bases fortes costuma ocorrer eliminação ( \mathrm{E}2) ou, dependendo do solvente/condições, reação via \mathrm{S}_{\mathrm{N}}1 (carbocátion estável terciário).

Passo 6

Resumo prático tipo checklist para a prova (como identificar rápido):
  • Pergunte: o carbono ligado ao halogênio é metílico, primário, secundário ou terciário? Quanto mais substituído por carbonos, pior para \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2.
  • Regra prática: reatividade \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2 segue aproximadamente \text{metil} > \text{primário} \gg \text{secundário} >\!> \text{terciário}ááá.
  • Numa questão rápida você já pode concluir: entre primário e terciário, o primário sempre vence para \mathrm{S}_{\mathrm{N}}2.

Resposta

\text{CCCBr} (1-bromopropano)

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