QFL-0342 Reações de eliminação

Haletos de alquila podem sofrer reações de

substituição e eliminação!

No último caso, temos reação de eliminação!

Substituição e eliminação

Aspectos que serão discutidos:

Mecanismos de eliminação (assim como na substituição, há

diferentes mecanismos) e consequências de cada um

(estereoquímicas)

Comparação entre eliminação e substituição

Eliminação

Nucleófilo ataca o hidrogênio ao invés de carbono

Portanto, hidroxila se comporta como base!

Lei da velocidadeV = k2[t-BuBr][OH-]

Reação de eliminação segunda ordem

Mecanismo denominado E2 (eliminação, bimolecular)

E2

E1Eliminação

Comparando novamente com substituição :

E se usarmos um ácido, cujo base conjugada seja nucleófilo fraco?

E1Eliminação

Ex: t-butanol em ácido sulfúrico – não ocorre substituição

HSO4- não está envolvido na etapa determinante da velocidade!

Portanto, o mecanismo de eliminação é chamado E1

Influência do nucleófilo na eliminação

versus substituição

BASICIDADE

A maior basicidade favorece a eliminação!

Influência do nucleófilo na eliminação

versus substituição

TAMANHO DA BASE

O maior volume favorece a eliminação!

Zaitsev’s Rule for Elimination Reactions

(1875)

• In the elimination of HX from an alkyl halide, the more

highly substituted alkene product predominates

The Zaitsev (Saytzeff)

Rule

• Zaitzev’s Rule: when two different alkene products are possible in an

elimination, the most highly substituted

(most stable) alkene will be the major product

– This is true only if a small base such as ethoxide is used

With Bulky Base,

Hofmann Product Forms

Fig. 7.6

Kinetic control of product formation

(stereoselectivity) See the differences of free energy

of activation.

The rate formation of 2-methyl-2-

butene is higher

stereoselectivity

Influência da temperatura na eliminação

versus substituição

TEMPERATURA

Substituição: 2 moléculas formam 2 moléculas

Eliminação: 2 moléculas formam 3 moléculas

Logo, na substituição a variação de entropia é positiva e quanto maior a

temperatura, mais exotérmica é reação.

ALTAS TEMPERATURAS FAVORECEM A ELIMINAÇÃO!

Eliminação x Substituição

RESUMINDO:

Nucleófilos que são bases fortes favorecem a eliminação;

Nucleófilos (ou bases) volumosos favorecem a eliminação;

Altas temperaturas favorecem a eliminação.

Estrutura de substratos e E1

Papel do grupo abandonador

Importante:

Alternativas:

Papel do grupo abandonador

Eliminação de Hofmann (1818 -1892)

produto principal(94%)

CH3CH2CH2CH CH2CH3CH2CH CHCH3CH3CH2CH2 CH

N

CH3

H3C

CH3

CH3

N

CH3

H3C CH3

CH3CH2CH2 CH

OH2+

CH3 CH3CH2CH CHCH3 CH3CH2CH2CH CH2

produto principalH2O

Eliminação de água em álcoois

Eliminação de aminas

Menos impedido

N CH3

CH

CH3

H3C

H3C CH2CH2CH3

CH2 CHCH2CH2CH3 N CH3

CH3

H3C

penteno (majoritário)

CH3CH CHCH2CH3

pentenoH2O

CH3CH CH2NCH2CH2CH3

CH3

CH3

CH3

CH3CH CH2N:

CH3

CH3

CH3

CH2 CHCH3

1H 2H

CH3CH CH2NCH2CH2CH3

CH3

CH3

CH3

CH3CH CH2N:

CH3

CH3

CH3

CH2 CHCH3

1H 2H

NH

1) CH3I exc

2) Ag2O, aquecimento ?

1. CH3I (exc)

2. Ag2O, H2O, calor

Papel do grupo abandonador

Atracurium besylate injection is indicated, as an adjunct to general

anesthesia, to facilitate endotracheal intubation and to provide skeletal

muscle relaxation during surgery or mechanical ventilation.

The pH is adjusted to 3.25 to 3.65 with benzenesulfonic acid.

Atracurium besylate

Quais seriam os produtos da eliminação de Hofmann quando o

besilato de atracurium é tratado em meio alcalino?

Estereoquímica E1

Estereoquímica E1

O produto principal de uma reação E1 é o alceno mais estável

Quanto mais substituído, mais estável o alceno!

Regiosseletividade E1

Regiosseletividade E1

O estado de transição na reação E2 é anti-periplanar

O estado de transição na E2 E2

O estado de transição na E2 E2

Consequência:

A eliminação anti é favorecida sobre a eliminação sin

Uma melhor sobreposição de orbitais é atingida por um

ataque pela face oposta

A eliminação anti evita a repulsão da base rica em elétrons

E2O estado de transição na E2

Ainda, a eliminação E2 pode ser estereoespecífica

O estado de transição na E2 E2

Ainda, a eliminação E2 pode ser estereoespecífica

O estado de transição na E2 E2

Para a eliminação E2 em ciclohexanos, tanto o C-H

quanto o C-X devem estar na axial.

Eliminação E2 em ciclohexanosE2

Quais produtos são formados?

• E2 dehydrohalogenation of cis- and trans 1-chloro-2-

methylcyclohexane.

• The major product contains the

more stable trisubstituted double

bond, as predicted by the Zaitsev

• E2 dehydrohalogenation of cis-1-chloro-2-methylcyclohexane.

• E2 dehydrohalogenation of trans-1-chloro-2-methylcyclohexane.

Neomenthyl chloride and menthyl chloride give

different elimination products

Zaitzev

product

Neomenthyl chloride and menthyl chloride give

different elimination products

• In menthyl chloride the molecule must first change to a less stable conformer to produce an axial chloride

Elimination is slow and can yield only the least

substituted (Hoffman) product from anti elimination

equatorial

axial

No

reaction

React by E2

Eliminação E2 em ciclohexanosE2

Eliminação E2 em ciclohexanosE2

Eliminação E2 em ciclohexanosE2

Eliminação E2 em ciclohexanosE2

Alcenos conjugados são preferidos ao invés de alcenos

mais substituídos

Regiosseletividade E2

Reações similiares com resultados distintos

Regiosseletividade E2

Efeito do volume da base

Regiosseletividade E2

Regiosseletividade na eliminação

Reações E1 fornecem os alquenos mais substituídos

Reações E2 podem dar os alquenos mais substituidos,

mas se tornam regiosseletivas para os menos substituídos,

na presença de bases mais volumosas.

Elimação E1cB E1cB

Grupos estabilizadores de carga negativa propiciciam

uma outra reatividade!

O que está acontecendo?

Elimação E1cB E1cB

cB = base conjugada

Embora OH- nunca seja grupo de saída em E2, pode ser em E1cB!

Outros grupos são possíveis também!

Eliminação E1cB E1cB

Comparação da E1cB com outras eliminações

:

Estado de transição envolve formação de carbânion

E1CB

O direcionamento da reação para um mecanismo SN1,

SN2, E1 ou E2, depende:

1. estrutura do substrato;

2. da natureza do grupo abandonador;

3. nucleofilicidade e da concentração do Nu;

4. do solvente da reação;

5. da temperatura.

Concorrência SN1/SN2 e E1/E2

Reagente

Nu fraco –

base fraca

(H2O)

Nu forte –

base fraca

(I-)

Nu forte - base

forte, pequeno

(CH3O-)

Nu forte –

base forte,

grande

((CH3)3CO-)

Não SN2 SN2 SN2

Não SN2 SN2 E2 / (SN2)

Não SN2 E2 / (SN2) E2

SN1 / E1 SN2 E2 / (SN2) E2

SN1 / E1 SN1 / E1 E2 E2

E1cB E1cB E1cB E1cB

Aumento de temperatura favorece a eliminação

A Nucleofilicidade é Afetada por Efeitos

Estéricos

Efeitos estéricos afetam a nucleofilicidade, mas não a basicidade

Quanto mais forte e impedida estericamente a base,

maior a eliminação frente a substituição

Efeito do Solvente SN1/S

N2

Polaridade do Solvente

(CH3)3CBr + H2O (CH3)3COH + HBr

Velocidade

Relativa

H2O 400.000

H2O/Acetona 1:9 1

SN1 Meio

SN2

Prótico X Aprótico

CH3I + Cl CH3Cl + I

Velocidade

Relativa

CH3OH 1

HCONH2 12,5

HCONHCH3 45,3

HCON(CH3)2 1.200.000

Meio

d

Quando uma reação forma um carbocátion intermediário, sempre verifique

se há a possibilidade do carbocátion sofrer rearranjo:

Rearranjo SN1/E1

Rearranjo SN1/E1

Rearranjo SN1/E1

Rearranjo para formar um carbocátion alílico

Rearranjo SN1/E1