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 as misturas de solventes abaixo, indicar quais são empregadas para uma reação via mecanismo
e quais para
, com justificativa. As misturas dadas são:
(escrita no enunciado) e a mistura representada na imagem, que eu interpretei como
(peguei essa segunda mistura diretamente da imagem). Não me foi pedido resolver uma reação específica (substrato não informado), apenas dizer qual mistura favorece qual mecanismo e justificar.
Passo 2
Vamos entender, passo a passo, o que cada mecanismo exige — isso é a base para justificar a escolha de solvente.
-
O mecanismo
ocorre em duas etapas principais: - ionização do substrato (formação do carbocátion e perda do grupo saída), e depois
- ataque do nucleófilo ao carbocátion.
A velocidade da reaçãodepende só da concentração do substrato. Em forma simbólica:
Então, o fator que mais importa paraé a facilidade de formar e estabilizar o carbocátion (energia de ativação da ionização). -
O mecanismo
ocorre numa única etapa: o nucleófilo ataca enquanto o grupo saída sai — etapa concertada. A velocidade depende da concentração do substrato e do nucleófilo: Aqui o que importa é a “força” e disponibilidade do nucleófilo e a ausência de obstáculos estéricos para o ataque.
Passo 3
Agora, o papel do solvente — duas características importantes:
-
Polaridade (capacidade de estabilizar cargas): solventes polares estabilizam espécies iônicas. Para
, solventes polares diminuem a energia da etapa de ionização (estabilizam o carbocátion e o ânion formado), portanto aceleram . -
Proticidade (capacidade de formar ligações de hidrogênio): solventes próticos (ex.: água, álcool como metanol, etanol) solvatam fortemente aniões e nucleófilos através de pontes de hidrogênio. Essa solvatacão “envolve” o nucleófilo e o torna menos nucleofílico — isto é ruim para
. Solventes apróticos polares (ex.: piridina, DMSO, DMF, acetona) não formam fortes ligações de H com aniões; eles solvatam cátions, mas deixam os aniões relativamente “descobertos” e portanto mais reativos como nucleófilos — isso favorece .
Resumindo de forma prática:
- Solventes polares próticos → favorecem
(estabilizam carbocátions; desativam nucleófilos). - Solventes polares apróticos → favorecem
(mantêm nucleófilos reativos).
Passo 4
Aplicando isso às misturas:
-
: tanto (metanol) quanto (água) são solventes polares e próticos. Eles estabilizam bem íons (ajudam a formar e estabilizar um carbocátion) e, ao mesmo tempo, solvatam e “desarmam” nucleófilos (reduzem a força do nucleófilo). Portanto essa mistura favorece ionização seguida de ataque — isto é, favorece reações via . Exemplo típico: uma solvolise de um haleto terciário em / gera carbocátion e depois substituição por ou . -
(peguei da imagem): aqui temos um componente importante, a , que é um solvente polar aprótico (é aromático nitrogenado, não doa H para formar fortes ligações de H com aniões) e atua também como base fraca. A presença de um solvente aprótico polar mantém o nucleófilo mais “livre” (não fortemente solvatado), favorecendo ataques nucleofílicos bimoleculares ( ). (etanol) é prótico, mas é menos polar e um pouco menos solvata que e — numa mistura onde a piridina é solvente predominante, o efeito aprótico da piridina tende a predominar, favorecendo . Além disso, piridina pode ajudar a neutralizar ácidos gerados e, em muitos procedimentos, é usada quando se deseja favorecer substituições bimoleculares ou atuar como base/solvente que não “mata” o nucleófilo. Portanto, em termos práticos, a mistura tende a favorecer (mais disponibilidade do nucleófilo para ataque concertado).
Passo 5
Observações úteis para a prova (dicas rápidas, estilo amigo que te dá um macete):
- Se vir
ou como solvente principal, pense imediatamente em (principalmente com substratos secundários/terciários). - Se vir solvente aprótico polar (piridina, DMSO, DMF, acetona), pense em
(especialmente com substratos primários ou metílicos). - Quando for mistura, identifique qual componente domina o comportamento (proporção ou papel prático). Se o aprótico estiver presente e em proporção significativa, pode favorecer
mesmo que haja algum álcool presente.