Dê os produtos das seguintes reações de substituição. Indique se elas resultam do processo S_{N} 1 ou \mathrm{S}_{\mathrm{N}} 2. Forneça o mecanismo detalhado para cada caso. \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{OSO}_{2} \mathrm{CF}_{3} \xrightarrow{\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{OH}}\\
Passo 1
O enunciado pede para obter os produtos de duas reações de substituição nucleofílica, identificando em cada caso se o mecanismo é via \mathrm{S_N1} ou \mathrm{S_N2} e mostrando o mecanismo detalhado. Na primeira reação temos um alcóxi-triflato primário reagindo com etanol; na segunda, um brometo terciário de ciclo-pentano reagindo com metanotiol.
O oxigênio do etanol usa seu par de elétrons livres para atacar o carbono ligado ao grupo triflato por trás (backside attack).
Simultaneamente, o grupo \mathrm{OSO_2CF_3} sai como ânion \mathrm{CF_3SO_3^-}.
Forma-se diretamente o éter simétrico \mathrm{CH_3CH_2OCH_2CH_3} e o ácido trifluorometanossulfônico \mathrm{HOTf}.
Passo 3
Reação 2 – etapa 1 (ionização): \mathrm{Br^-} sai do carbono terciário em \mathrm{1\text{-}bromo\text{-}1\text{-}methylcyclopentane}, gerando um carbocátion terciário estabilizado pelo anel.
Passo 4
Reação 2 – etapa 2 (ataque nucleofílico):
O átomo de enxofre de \mathrm{CH_3SH} ataca o carbocátion, formando o íon sulfônio protonado \mathrm{(cyclopentyl)\mbox{-}(CH_3)S^+H}.
Passo 5
Reação 2 – etapa 3 (desprotonação):
Uma base (outro \mathrm{CH_3SH} ou o próprio \mathrm{Br^-}) remove o próton do enxofre, dando o tioéter neutro \mathrm{1\text{-}(methylthio)\text{-}1\text{-}methylcyclopentane}.
Resposta
Reação 1: produto \mathrm{CH_3CH_2OCH_2CH_3}, via mecanismo concertado \mathrm{S_N2}.
Reação 2: produto \mathrm{1\text{-}(methylthio)\text{-}1\text{-}methylcyclopentane}, via mecanismo em três etapas \mathrm{S_N1}.