10.12: Preparação de Álcoois via Reações de Substituição

Visão geral

Os álcoois podem ser sintetizados a partir de haletos de alquila por meio de reações de substituição nucleofílica. A ligação carbono-halogênio altamente polar no substrato torna o haleto um bom grupo de saída. O íon hidróxido ou água pode atuar como um nucleófilo para substituir o haleto e formar um álcool. As reações de substituição ocorrem por meio de duas vias reacionais diferentes, S_N1 ou S_N2, dependendo da natureza do carbono ligado ao haleto.

Os álcoois primários são sintetizados a partir de haletos de alquila primários e a reação prossegue através do mecanismo S_N2. O nucleófilo ataca o carbono contendo halogênio do lado oposto à ligação carbono-halogênio. No entanto, na presença de um nucleófilo forte, também ocorre uma reação de eliminação competitiva.

Figura_1: Reações paralelas do 1-bromobutano em produtos de substituição e produtos de eliminação (abstração de prótons).

A síntese de álcoois secundários a partir de haletos de alquila secundários via reação de substituição não é favorecida, uma vez que uma mistura de produtos é formada a partir das vias de reação concorrentes S_N2 e E2.

Figura_2: Reações paralelas de 2-bromo-3-metilbutano em produtos de substituição e produtos de eliminação (abstração de prótons).

Haletos de alquila terciários sofrem reação S_N1 com uma base fraca, como a água, para produzir álcoois terciários junto com alceno como um produto secundário devido a uma reação de eliminação E2 competitiva.

Figura_3: Reações paralelas de haletos de alquila terciários a produtos de eliminação e substituição.

Se um nucleófilo forte como o hidróxido de sódio for usado, a reação E1 domina sobre a S_N1.

A natureza do reagente determina a estereoquímica do produto formado. Se o halogênio no haleto de alquila estiver conectado a um carbono quiral, o álcool resultante será uma mistura de dois enantiômeros.

Figura_4: Reação de substituição sobre um carbono assimétrico para produzir uma mistura racêmica de álcoois opticamente ativos como produto

Lembre-se das reações de substituição nucleofílica, em que um grupo funcional é substituído por outro.

Essas reações requerem um eletrófilo sp^{3-hibridizado} com um bom grupo de saída e podem ser usadas para sintetizar álcooispor meio de um mecanismo SN 1 ouSN 2.

Os halogenetos de alquila primários, preferencialmente, sofrem reações de substituição pormeio do mecanismo SN 2 com nucleófilos fortes como hidróxido de sódio para produzir álcoois primários. O processo de eliminação E2 concorrente dá um alceno como produto secundário.

A síntese de álcoois secundários a partir de haletos de alquila secundários por substituição é menos favorável porque as reações de eliminação concorrentes levam a uma mistura de álcoois e alcenos como produtos finais.

Na síntese de álcoois terciários, os haletos de alquila terciários sofrem reações de substituição atravésdo mecanismo SN 1 com nucleófilos fracos como a água.

No entanto, se a água for substituída por um nucleófilo forte como o hidróxido de sódio, o substrato terciário favorece a reação E2, produzindo um alceno.

Se o haleto terciário for quiral, então uma reação SN1 dá uma mistura racêmica de álcoois terciários.

A reação de eliminação competitiva pode ser minimizada aplicando uma temperatura relativamente baixa para a síntese de álcoois em uma base fraca ou meio neutro.