Por que as reações de substituição normalmente ocorrem em haletos de alquila? Como acontecerá a reação se o nucleófilo for neutro?
Passo 1
Beleza, o enunciado pergunta duas coisas: (1) por que as reações de substituição acontecem com haletos de alquila e (2) o que rola se o nucleófilo for neutro. O conteúdo aqui é química orgânica, mais especificamente mecanismos de substituição nucleofílica (SN1 e SN2). Para resolver, vamos precisar entender por que o halogênio é um bom grupo de saída (leaving group), como o carbono fica “carente” de elétrons e como um nucleófilo neutro ataca e, depois, se ajusta (isto é, se protona ou desprotona).
Passo 2
Por que haletos de alquila?
Polarização da ligação C–X: o halogênio (X = Cl, Br, I) é bem mais eletronegativo que carbono, então a ligação fica polar, com o C parcialmente positivo e o X parcialmente negativo.
X– estabilizado: quando o haleto sai, vira , que é um ânion relativamente estável (principalmente I– e Br–). Isso torna a saída mais fácil.
Carbono “carente”: o carbono ligado ao X fica eletrofílico, ou seja, atraído por nucleófilos. Esses dois fatores (bom leaving group + carbono eletrofílico) são o motivo central de substituições em haletos de alquila.
Passo 3
Mecanismo geral com nucleófilo carregado (SN2 ou SN1)
– SN2: nucleófilo ataca simultaneamente à saída de X–. Exemplo com :
– SN1: em mídias próticas e haletos terciários, primeiro sai , forma-se carbocátion, depois nucleófilo ataca.
Passo 4
E se o nucleófilo for neutro?
Imagine ceRX + H2O -> ROH2+ + X^- atacando um haleto:
Ataque nucleofílico:
ceROH2+ + H2O -> ROH + H3O+
Aqui o produto inicial é protonado (), porque água não tinha carga.
2) Desprotonação: outra água ou base remove um H:
No SN1 com nucleófilo neutro (ex.: ), rola o mesmo esquema:
a)
b)
c)
Resposta
Substituições em haletos de alquila são fáceis porque a ligação C–X é bem polarizada e X– é um ótimo grupo de saída. Se o nucleófilo for neutro, ele ataca do mesmo jeito, gera um intermediário protonado (como ) e depois ocorre desprotonação para dar o produto substituído (ex.: ou ).