Mostre a conversão de um haleto de alquila terciário de configuração “S” para um composto de configuração “R” pela reação de substituição nucleofílica, utilizando o íon metóxi ( ) como nucleófilo. O que acontecerá com a velocidade da reação se a concentração do nucleófilo for triplicada? Mostre o mecanismo.
Passo 1
O enunciado pede a substituição de um haleto de alquila terciário com configuração inicial “S” pelo íon metóxi (), obtendo um éter terciário com configuração “R”. O conteúdo é reação de substituição nucleofílica do tipo SN, em que primeiro se forma um carbocátion e depois ocorre o ataque do nucleófilo. Precisaremos escrever o mecanismo em duas etapas e depois discutir a lei de velocidade dessa reação.
Passo 2
Formação do carbocátion (etapa lenta, etapa determinante da velocidade). O haleto terciário se ioniza espontaneamente, liberando o ânion haleto e gerando um carbocátion planar:
Essa etapa não depende da concentração do nucleófilo e define a lei de velocidade.
Passo 3
Ataque do nucleófilo (etapa rápida). O carbocátion planar pode ser atacado pelo metóxi em qualquer dos dois hemisférios, mas se considerarmos o trajeto que leve à configuração “R”, temos:
Por ser planar, metade dos ataques origina o enantiômero R e metade o S, isto é, o produto final é uma mistura racêmica (50% R +50% S), mas exibimos aqui o trajeto que dá o R.
Passo 4
Lei de velocidade e efeito da concentração do nucleófilo. Como a etapa lenta é a dissociação do haleto, a lei de velocidade é
v = k,[(CH3)3CBr]
e não envolve [H3CO^-]. Se triplicarmos a concentração do nucleófilo, a velocidade não muda.
Resposta
O mecanismo é SN1 em duas etapas: formação do carbocátion terciário a partir do haleto (etapa lenta) e ataque do metóxi (etapa rápida), resultando numa mistura racêmica da qual destacamos o enantiômero R. A velocidade da reação não se altera ao triplicar a concentração do nucleófilo, pois a etapa determinante não o envolve.