Para a mistura de solventes abaixo indique quais são empregados para uma reação via um mecanismo SN1 e SN2? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede: para a(s) mistura(s) de solventes abaixo, indicar qual(is) é(são) empregado(s) para uma reação via mecanismo SN1 e qual(is) para SN2, com justificativa. As informações fornecidas são: a mistura escrita como
(água/etanol) e a imagem que mostra “piridina / EtOH” (peguei essa informação da imagem — nela aparece uma molécula aromática com nitrogênio, ou seja, piridina, e ao lado “EtOH”). Não foi dada proporção entre os solventes; portanto vou considerar qualitativamente os efeitos dominantes de cada componente (água e etanol são solventes próticos; piridina é um solvente aprótico/pouco doador de hidrogénio).
Passo 2
Breve lembrete do que diferencia SN1 e SN2 (isso é essencial para justificar o papel do solvente).
- Mecanismo SN1: etapa lenta de ionização (formação do carbocátion) seguida por ataque do nucleófilo. A lei de velocidade é
Coisas que favorecem SN1: estabilidade do carbocátion (terciários > secundários), solventes que estabilizam íons (especialmente solventes próticos que solvatam cátions e aniões).
- Mecanismo SN2: ataque nucleofílico concertado, o nucleófilo participa na etapa lenta. A lei de velocidade é
Coisas que favorecem SN2: nucleófilo forte e “livre” (não muito solvatado), substratos menos impedidos (primários, metílicos), e solventes que não solvatam fortemente o nucleófilo (solventes apróticos polares).
Passo 3
Explicação didática sobre solventes próticos vs apróticos (a ideia central para justificar):
- Solventes próticos: têm átomos H ligados a O ou N e podem formar ligações de hidrogénio (ex.:
, ). Esses solventes solvatam fortemente ânions (nucleófilos) por ligação de hidrogénio, “envolvendo” o nucleófilo e diminuindo sua reatividade em ataques SN2. Por outro lado, solvatam bem cátions e estabilizam espécies iônicas (como carbocátions e o grupo saída), diminuindo a energia de ativação da etapa de ionização e assim favorecendo SN1. Em palavras simples: próticos acalmam (desativam) nucleófilos, mas seguram bem carbocátions. - Solventes apróticos polares: não doam H (não formam H-bond doador), solvatam cátions mas não solvatam fortemente aniões; portanto deixam os nucleófilos “nus” e mais reativos, favorecendo SN2. Exemplos típicos: DMSO, DMF, acetona, acetonitrila, e também a piridina (piridina é polar, básica, aromática, e não é bom doador de H — portanto comporta-se como solvente aprótico/polar).
Passo 4
Aplicando ao primeiro caso:
.
- Tanto
quanto são solventes próticos. Mesmo em mistura, o caráter prótico domina: há muita capacidade de formação de ligações de hidrogénio e boa solvatação de íons. - Consequência prática: essas misturas estabilizam carbocátions e o grupo saída, reduzindo a barreira para a etapa de ionização — portanto favorecem reações via mecanismo SN1.
- Além disso, porque o nucleófilo (se for aniônico, ex.:
, , ) fica fortemente solvatado por / , sua capacidade de atacar em um processo bimolecular (SN2) é diminuída.
Passo 5
Aplicando ao segundo caso (imagem): piridina /
. Observação sobre a imagem: peguei da figura que aparece “piridina” junto com “EtOH”. Vou considerar qualitativamente a presença significativa de piridina.
- A piridina é um solvente polar aprótico (não doa H), ou seja, ela não solva fortemente aniões por ligação de hidrogénio. Isso deixa nucleófilos mais livres e reativos — bom para SN2.
- Se a mistura contiver quantidade apreciável de piridina (ou for dominada por piridina), o meio tende a favorecer SN2. A presença de
(prótico) reduz um pouco esse efeito, mas mesmo assim a adição de um aprótico básico como a piridina torna o nucleófilo relativamente menos solvatado do que em água pura, favorecendo ataques bimoleculares. - Observação prática e importante para prova: se a mistura for majoritariamente
(muito prótico), o efeito prótico pode predominar; se for majoritariamente piridina (ou somente piridina), o efeito aprótico predomina. Em muitos problemas de prova, a intenção ao mostrar “piridina / EtOH” é contrastar a piridina (aprótico) com , levando à conclusão: piridina favorece SN2.
Passo 6
Exemplos concretos para fixar (mini-aula com exemplos):
- Exemplo SN1 típico (favorecido por
): hidrólise de cloretos terciários. Em ou mistura um cloreto terciário forma carbocátion facilmente e reage por SN1 para dar o álcool/éter. - Exemplo SN2 típico (favorecido por meios apróticos como piridina): substituição nucleofílica de um haleto primário por
em solvente aprótico (DMSO, piridina) é rápida por SN2; o mesmo nucleófilo em água seria muito mais lento por causa da solvatação.
Passo 7
Resumo e justificativa curta e objetiva (para a prova): a escolha vem do efeito do solvente sobre a estabilização de íons e sobre a solvatação do nucleófilo. Solventes próticos (
,
) favorecem SN1; solventes apróticos polares (piridina, DMSO, DMF, etc.) favorecem SN2.
Resposta
Piridina/