Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Reações de eliminação


Reações de eliminação são uma classe fundamental de reações orgânicas em que dois substituintes são removidos de uma molécula, resultando na formação de um novo produto. Essas reações são importantes não apenas na síntese de alcenos e alcinos, mas também desempenham um papel vital em vias bioquímicas e processos químicos industriais. Reações de eliminação ocorrem principalmente através de dois mecanismos principais: E1 e E2, que serão explorados em profundidade nas seções seguintes.

Noções básicas de reações de eliminação

Nas reações de eliminação, uma molécula perde dois grupos ou substituintes, geralmente em átomos de carbono adjacentes. Este processo resulta na formação de uma ligação dupla ou tripla.

        Materiais iniciais → intermediários → produtos

Geralmente, reações de eliminação podem ser resumidas da seguinte maneira:

        C – C – X – Y → C = C + X – Y

Onde X e Y são os dois grupos que partem, e uma ligação dupla é formada entre os átomos de carbono dos quais esses grupos estão partindo.

Mecanismo E2 (eliminação bimolecular)

O mecanismo E2 é um processo de etapa única que envolve a quebra simultânea de ligações e a formação de ligações duplas. A taxa da reação depende tanto do substrato (a molécula em eliminação) quanto da base (que abstrai o próton).

  • Características: Reação de segunda ordem, bimolecular, mecanismo coordenado.
  • Lei da taxa: taxa = k[substrato][base]

Mecanismo da reação E2

Reações E2 ocorrem quando uma base forte abstrai um próton do átomo de carbono β e o move para o grupo que parte. Essa ação faz com que o grupo de saída dissocie, e uma ligação π é formada entre os átomos de carbono α e β. O requisito geral é o arranjo antiperiplanar de hidrogênio e o grupo de saída.

           HH
           ,
        H--C---C--Br + base → H--C=C--H + H-Br + base 
           ,
           rr'

A reação acima mostra um mecanismo simples de E2 onde uma base forte absorve hidrogênio β, perdendo assim o grupo residual (Br) e formando uma ligação dupla.

Diagrama de perfil de energia para E2

Estado de transição Reagentes Produtos

Mecanismo E1 (eliminação monomolecular)

O mecanismo E1 é um processo de duas etapas, onde a taxa de reação depende apenas da concentração do substrato. No mecanismo E1, o grupo de saída parte primeiro, formando um intermediário carbocátion, seguido pela desprotonação para formar uma ligação dupla.

  • Características: Reação de primeira ordem, unimolecular, mecanismo em etapas, intermediários envolvidos.
  • Lei da taxa: taxa = k[substrato]

Mecanismo da reação E1

O mecanismo E1 envolve duas etapas principais:

  1. Formação de um intermediário carbocátion pela saída do grupo abandonado.
  2. Desprotonação pela base para formar a ligação dupla.
        R2C-CH3-X → R2C=CH2 + X-

Por exemplo, na eliminação de um halalcano, o íon haleto é removido, formando um carbocátion. Uma base pode então remover o próton do carbocátion, resultando em um alceno.

        Etapa 1: R-CH2-CH2-X → R-CH2-CH2+ + X- (Formação de carbocátion)
        Etapa 2: R-CH2-CH2+ + base → R-CH=CH2 + base-H (eliminação)

Diagrama de perfil de energia para E1

Estado de transição 1 Carbocátions Reagentes Produtos

Fatores que afetam reações de eliminação

Há muitos fatores que afetam a taxa e o resultado das reações de eliminação, incluindo:

  • Natureza do substrato: A estrutura do composto orgânico submetido à eliminação (por exemplo, primário, secundário ou terciário) afeta tanto a taxa quanto o mecanismo da reação.
  • Tipo de base: Bases fortes promovem o mecanismo E2, enquanto bases fracas podem promover o mecanismo E1, especialmente para substratos terciários.
  • Capacidade do grupo de saída: Bons grupos de saída (como haletos) facilitam tanto os mecanismos E1 quanto E2 porque podem ser facilmente dissociados do substrato.
  • Estereoquímica: O arranjo espacial dos átomos em uma molécula pode afetar o requisito antiperiplanar para E2 e a estabilidade do carbocátion em reações E1.
  • Efeito do solvente: Solventes próticos polares estabilizam carbocátions e, portanto, promovem reações E1. Solventes apróticos podem favorecer o mecanismo E2.

Comparação entre reações E1 e E2

Especificidade E1 E2
Número de etapas Duas Uma
Leis das taxas Taxa = k[substrato] Taxa = k[substrato][base]
Formação de intermediário? Sim, carbocátion Não
Preferência de substrato Terciário > Secundário > Primário Terciário > Secundário > Primário
Força da base Uma base fraca é suficiente Base forte necessária

Exemplos de reações de eliminação

Compreender o mecanismo de eliminação torna-se concreto quando explicado com exemplos:

Desidro-halogenação de haloalcanos

O exemplo clássico de uma reação de eliminação é a desidro-halogenação de haloalcanos:

        CH3-CH2-Br + NaOH → CH2=CH2 + NaBr + H2O

Esta reação usa hidróxido de sódio (uma base forte) para remover um haleto de hidrogênio (Br) de um alcano (brometo de etila), formando etileno (um alceno).

Desidratação de álcool

Outra reação de eliminação comum é a desidratação de álcoois:

        CH3-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O

Aqui, o etanol é desidratado na presença de ácido para formar etileno.

Mecanismo completo para eliminação E2 induzida por hidróxido

        R-CH2-CH2-X + NaOH → R-CH=CH2 + NaX + H2O

Por exemplo, o 2-bromo-2-metilpropano sofre eliminação E2 com hidróxido de sódio para produzir isobutileno:

        (CH3)3C-Br + NaOH → (CH3)2C=CH2 + NaBr + H2O

Considerações para substratos substituídos

Reações de eliminação podem ser muito afetadas pelo padrão de substituição do substrato. Por exemplo, a regra de Saytzeff prevê que alcenos mais substituídos são formados preferencialmente devido à maior estabilidade do alceno.

        R1CH-CH2-X + base → R1C=CH2 + baseHX

A base menos impedida atacará o hidrogênio β mais acessível estereoquimicamente, dando o alceno mais substituído (orto).

Aplicações industriais de reações de eliminação

Reações de eliminação são integrais para as indústrias farmacêutica e de polímeros.

  • A produção de etileno, usada como precursor do polietileno, contribui amplamente para a indústria de plásticos.
  • Síntese de isobutileno, que é usado como precursor na produção de isooctano, um composto que aumenta o nível de octanagem da gasolina.

Conclusão

Reações de eliminação desempenham um papel vital em uma ampla gama da química orgânica, convertendo estruturas simples em muitas moléculas complexas com diversas funcionalidades. Compreender os detalhes mecanísticos das reações E1 e E2 ajuda a projetar rotas de síntese eficientes, otimizar processos químicos industriais e expandir insights no entendimento das vias bioquímicas.


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