SN1 vs SN2 on sp3 carbon: exploring structural and electronic effects of substrate by DFT

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Details
  • Presentation type: Apresentação de Pôster / Poster Communications
  • Track: Chemical Reactivity
  • Keywords: Nucleophilic Substitution; Borderline Mechanisms; DFT;
  • 1 Universidade Federal Fluminense

SN1 vs SN2 on sp3 carbon: exploring structural and electronic effects of substrate by DFT

Bárbara Pereira Peixoto

Universidade Federal Fluminense

Abstract

Objetivo: racionalizar o caminho de reação preferencial das substituições nucleofílicas alifática. Para tal, foram avaliados substratos que não se enquadram unicamente nos modelos uni- e bimolecular. São eles: secundário, secundário congestionado e alfa-heteroátomo. A via SN2 mostrou ser favorecida para os substratos avaliados, exceto para 1-cloro-N-metiletanamina.

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Author

Bárbara Pereira Peixoto

Olá, Antonio! O solvente utilizado no modelo de solvatação implícita foi a formamida, um solvente com alta constante dielétrica (Ɛ= 108,94). Como apresentado no final do vídeo, a atuação do solvente ao reduzir a energia de formação do carbocátion no mecanismo SN1 pode ser explicada pela estabilização dos íons presentes nas etapas reacionais (carbocátion, cloretos). Por outro lado, o solvente polar promove um aumento da barreira energética para SN2, uma vez que estabiliza mais o complexo pré-reativo carregado que o estado de transição concertado. A energia de solvatação é muito mais favorável para reagentes onde a carga está localizada no nucleófilo, como por exemplo, o cloreto. Em vez disso, no estado de transição, a carga total (negativa) é deslocalizada sobre o nucleófilo, o átomo central e o grupo de saída, com uma redução da energia de solvatação. Como resultado, ocorre um aumento substancial da barreira e, portanto, as reações são muito mais lentas em solução do que em fase gás.

Author

Bárbara Pereira Peixoto

Olá, Ricardo! Nosso grupo de pesquisa está avaliando a solvatação explícita nessas reações, caso queira saber um pouco mais sobre o título do trabalho é "Solvolysis of alkyl halides: the role of water as explicit solvent in SN1 and SN2 mechanism" (https://proceedings.science/sbqt-2021/papers/solvolysis-of-alkyl-halides--the-role-of-water-as-explicit-solvent-in-sn1-and-sn2-mechanism). O trabalho está em andamento e pretende-se avaliar o efeito da troca de Cl por outros íons também!