Para a mistura de solventes abaixo indique quais são empregados para uma reação via um mecanismo SN1 e SN2? Justifique sua resposta.
\quad \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CO}_{2} \mathrm{H}

Passo 1

O enunciado pede: para a mistura de solventes mostrada, indicar quais solventes são empregados para reações que seguem mecanismo SN1 e quais para SN2, com justificativa.
Informações dadas (peguei o dado da imagem): os solventes apresentados são \mathrm{CH}_3\mathrm{CO}_2\mathrm{H} (ácido acético) e uma indicação de piridina / \mathrm{EtOH} (etanol). Ou seja, devo avaliar \mathrm{CH}_3\mathrm{CO}_2\mathrm{H}, \mathrm{EtOH} e piridina ( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_5\mathrm{N}) e dizer qual favorece SN1 e qual favorece SN2.

Passo 2

O que caracteriza uma reação SN1 (aula rápida):
  • Mecanismo em duas etapas: (1) saída do grupo de saída formando um carbocátion; (2) ataque do nucleófilo ao carbocátion.
  • Etapa limitante: formação do carbocátion (dependente da estabilidade do carbocátion e do meio).
  • Fatores que favorecem SN1: solventes que estabilizam cargas separadas (alto constante dielétrica) e que estabilizem o carbocátion e o ânion do grupo de saída — tipicamente solventes polares próticos (que fazem ligações de hidrogênio).
    Explicação informal: um solvente polar prótico “segura” bem a carga positiva (carbocátion) e a carga negativa que fica no grupo de saída; isso reduz a energia de ativação para formar o carbocátion e, assim, favorece SN1.

Passo 3

O que caracteriza uma reação SN2 (aula rápida):
  • Mecanismo concertado: ataque do nucleófilo e saída do grupo de saída ocorrem simultaneamente (estado de transição único).
  • Etapa limitante: colisão eficaz entre nucleófilo e substrato; nucleófilo precisa ser forte e livre (não muito solvatado).
  • Fatores que favorecem SN2: nucleófilos “livres” (pouco solvatados) e solventes que não solvatem fortemente aniões — típicos são solventes polares apróticos (por ex. DMSO, DMF, acetona, acetonitrila, e também solventes orgânicos apróticos como piridina).
    Explicação informal: se o solvente “abraça” o nucleófilo (por solvatacão por H-bond em solvente prótico) ele fica lento para atacar. Solventes apróticos deixam o nucleófilo mais “desnudo” e reativo então favorecem SN2.

Passo 4

Diferença entre polar prótico e polar aprótico (detalhando o porquê):
  • Solvente polar prótico: possui hidrogênio ligado a átomo eletronegativo (O–H ou N–H) e pode formar ligações de hidrogênio com aniões (ex.: \mathrm{H_2O}, \mathrm{EtOH}, \mathrm{CH_3CO_2H}). Esses solventes solvatam aniões (nucleófilos) fortemente, diminuindo sua nucleofilicidade. Por outro lado, solvatam e estabilizam bem carbocátions.
  • Solvente polar aprótico: é polar (boa constante dielétrica) mas não tem H–donor forte; não solvatam aniões por H-bond, então o nucleófilo permanece mais reativo (ex.: DMSO, DMF, acetona, e em muitos contextos piridina comporta-se como solvente aprótico/ligante).
    Resumo útil: polar prótico → favorece SN1; polar aprótico → favorece SN2 (quando outros fatores como substrato e nucleófilo permitirem).

Passo 5

Aplicando aos solventes do enunciado (analisando cada um):
  • \mathrm{CH}_3\mathrm{CO}_2\mathrm{H} (ácido acético): é um solvente polar prótico (tem O–H), capaz de formar H-bonds com aniões e estabilizar carbocátions; além disso, é ligeiramente ácido e pode protonar/ativar o substrato ou o grupo de saída. Conclusão: favorece formação de carbocátion → favorece SN1.
  • \mathrm{EtOH} (etanol): é polar prótico (O–H) também; solva bem nucleófilos (os “segura”), estabiliza carbocátions e, assim, favorece SN1 em comparação com SN2. Etanol pode funcionar também como nucleófilo (eterificação/solvolise) em SN1.
  • Piridina ( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_5\mathrm{N}): é um solvente aromático nitrogenado que não doa H-bond fortemente (comportamento aprótico/basicóide); pontua como solvente polar aprótico/ligante. Piridina não solva aniões por H-bond e, além disso, é relativamente básica (pode complexar prótons). Logo, deixa o nucleófilo relativamente “livre” e favorece mecanismos SN2 (quando o substrato for adequado). Também piridina pode atuar como base auxiliadora em algumas reações.

Passo 6

Comparando e justificando em linguagem de prova (resumo objetivo e como lembrar no exame):
  • Reação SN1: prefere solvente polar prótico porque precisa de estabilização para o carbocátion. Tanto \mathrm{CH}_3\mathrm{CO}_2\mathrm{H} quanto \mathrm{EtOH} são polares próticos → favorecem SN1 (além disso, \mathrm{CH}_3\mathrm{CO}_2\mathrm{H} é ácido e pode facilitar saída do grupo).
  • Reação SN2: prefere solvente polar aprótico que não solvate o nucleófilo. Piridina ( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_5\mathrm{N}) é aprox./básica e não solva fortemente aniões → favorece SN2.
    Dica prática para prova: “prótico → segura o nucleófilo → SN1; aprótico → nucleófilo livre → SN2.”

Resposta

SN1: \mathrm{CH}_3\mathrm{CO}_2\mathrm{H} e \mathrm{EtOH}
SN2: piridina ( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_5\mathrm{N})

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