Para os pares de reações Sn 2 a seguir, indique que reação ocorre mais rápido.
ou
Passo 1
Vou deixar claro o que o enunciado pede e quais são os dados fornecidos (peguei estes dados da figura enviada, mas há um símbolo que não ficou totalmente legível — explico abaixo).
- O enunciado pede: para cada par de reações SN2 indicados, dizer qual reação ocorre mais rápido.
- Par 1 (conforme está escrito):
ou . - Observação: o símbolo
na imagem não está totalmente claro; pode representar um nucleófilo haleto (por exemplo ou ). Vou assumir o caso mais comum para comparar saída de reação quando o nucleófilo é o mesmo ( ) ou quando queremos comparar apenas o efeito do substituinte do haleto saliente.
- Observação: o símbolo
- Par 2 (conforme a outra imagem):
(haleto secundário) ou (haleto primário). - Resumo do que é dado: tipos de haleto (primário vs secundário ou Cl vs Br) e os nucleófilos associados (
ou ). A tarefa: escolher qual reação SN2 é mais rápida em cada par.
Passo 2
Conceitos essenciais do mecanismo SN2 (curta “aula” para entender por que escolhemos uma reação e não a outra).
- O que é SN2: é uma reação de substituição nucleofílica bimolecular (abreviação de Substitution Nucleophilic bimolecular). No mecanismo SN2 o nucleófilo ataca o carbono ligado ao grupo saída (leaving group) e, numa única etapa, ocorre a saída do grupo saindo. A reação é concertada (não há intermediário carbocátion).
- Lei de velocidade: a velocidade da etapa determinante é proporcional à concentração do nucleófilo e do substrato:
Isso significa que a taxa depende do nucleófilo e do substrato simultaneamente. - Fatores que afetam a velocidade SN2 (importante para decidir qual é mais rápida):
- Estereo/estericamente: quanto mais acesso o nucleófilo tem ao carbono atacado, mais rápida a SN2. Assim, ordem de reatividade por hibridação/estérica do carbono ligado ao halogênio: primário
secundário terciário (terciário praticamente não reage via SN2 por grande impedimento estérico). - Qualidade do leaving group (grupo de saída): quanto mais estável for o ânion formado, melhor leaving group. Em haletos, a facilidade de saída segue aproximadamente:
Ou seja, é um leaving group melhor do que , que é melhor do que . - Força do nucleófilo: nucleófilos mais básicos/menores geralmente atacam mais rápido em solventes apróticos; em solventes proticos, nucleofilicidade relativa pode mudar (em protico, ânions maiores e mais difusos como
podem ser nucleófilos melhores que ânions menores porque sofrem menos solvatação). No entanto, nos pares que vamos comparar o nucleófilo aparece igual em cada par ( em um e no outro), portanto o que mais importa é o leaving group e a estérica do substrato. - Solvente: solventes apróticos favorecem nucleófilos fortes; solventes próticos podem diminuir a nucleofilicidade de íons pequenos muito solvatados. (Só citar para contexto; não precisamos números aqui.)
- Estereo/estericamente: quanto mais acesso o nucleófilo tem ao carbono atacado, mais rápida a SN2. Assim, ordem de reatividade por hibridação/estérica do carbono ligado ao halogênio: primário
- Conclusão didática: para decidir qual reação SN2 é mais rápida com substratos semelhantes, comparar (a) se os carbonos atacados são primários/ secundários/ terciários (menor impedimento estérico é melhor) e (b) comparar a qualidade do leaving group (I>Br>Cl).
Passo 3
Aplicando os conceitos ao Par 1:
versus
.
- Observações sobre os substratos: ambos os haletos são haletos primários (o carbono ligado ao halogênio é primário em ambos), logo o fator estérico é equivalente entre os dois — isto tira da disputa a estérica do substrato.
- Observações sobre o leaving group: nos dois casos estamos comparando um haleto cloreto (
) versus brometo ( ). O brometo é um leaving group melhor que o cloreto porque é um ânion mais facilmente estabilizado (menor basicidade relativa) do que . Portanto, tudo o mais igual, o haleto com deixa mais facilmente e favorece SN2 mais rápida. - Observações sobre o nucleófilo: se o nucleófilo for o mesmo nos dois (por exemplo
em ambos), então a diferença será controlada pelo leaving group: o substrato com será mais reativo. Se o nucleófilo na primeira reação for diferente (o tal incerto), seria preciso saber qual é para comparar nucleofilicidade; mas a pergunta típica compara vs com o mesmo nucleófilo, então usamos essa suposição. - Conclusão do raciocínio para o Par 1:
reage mais rápido que , por causa do melhor leaving group ( ).
Passo 4
Aplicando os conceitos ao Par 2:
(substrato secundário) versus
(substrato primário).
- Identificar o tipo de carbono atacado:
- No primeiro substrato o carbono ligado ao bromo é secundário (tem dois outros grupos carbônico ligados), logo há maior impedimento estérico para o ataque do nucleófilo.
- No segundo substrato o carbono ligado ao bromo é primário (apenas um grupo carbônico ligado), logo há menos impedimento estérico.
- Efeito no SN2: como SN2 requer ataque direto do nucleófilo ao carbono com saída concomitante do leaving group, estorvo estérico grande (como em secundário) reduz muito a velocidade; o ataque em primário é geralmente muito mais rápido.
- Papel do nucleófilo
: é um nucleófilo forte (é pequeno e básico), o que favorece SN2 quando o substrato não é demasiadamente impedido. Portanto, com o substrato primário terá reação SN2 muito favorável e mais rápida que o secundário, que sofrerá ataque mais lento e, dependendo das condições, pode também competir com eliminação (E2) se houver hidrogênios β e temperatura alta — mas para fins de comparação SN2 pura, primário vence. - Conclusão do raciocínio para o Par 2:
(haleto primário) reage mais rápido por SN2 do que o haleto secundário.
Passo 5
Exemplos simples rápidos para fixar a intuição (curtinho e prático):
- Se a pergunta fosse
versus com o mesmo nucleófilo, o brometo reagiria mais rápido (mesma lógica do Par 1). - Se a pergunta fosse
(terciário) versus (primário) com , o primário reagiria muito mais rápido por SN2; o terciário quase não reage por SN2 (tende a sofrer E2 ou SN1 dependendo do meio). - Dica prática para prova: primeiro ver se os carbonos são primário/ secundário/ terciário; depois comparar leaving groups; depois nucleófilo/solvente. Essa ordem resume o raciocínio mais eficiente em prova.