Modelagem computacional e estudo quimiométrico de reações orgânicas SN2 e E2 do tipo X- + RY (X = OH, OCH3, R = CH3CH2, CH3CHCH3 E Y = Cl, Br.)

Abstract

Os mecanismos SN2 e E2 são exemplos clássicos de mecanismos de reação apresentados nos cursos inicias de Química Orgânica. Costuma-se discutir de maneira qualitativa os diversos fatores que influenciam a cinética e a termodinâmica dessas reações, incluindo as quantidades relativas de produtos que são gerados a partir de cada mecanismo (uma vez que são concorrentes). O presente trabalho de conclusão de curso objetivou estudar computacionalmente as reação padrão X- + RY (X = OH, OCH3, R = CH3CH2, CH3CHCH3 E Y = Cl, Br.) e, utilizando um planejamento fatorial 23 , analisar os possíveis efeitos, nessa competição reacional, do tipo de substrato (carbono primário ou secundário), grupo de saída (Cl, Br) e nucleófilo/base de lewis (OH- , OCH3 - ) em uma resposta específica: a energia de ativação de cada possível mecanismo. Todos os cálculos em Química Quântica foram realizados utilizando o pacote computacional Gaussian09, com o nível de cálculo MP2/aug-ccpvtz. Nos resultados foram obtidos as geometrias otimizadas dos pontos de interesse da superfície de energia potencial da reação (reagentes, produtos e estados de transição), indicando estados de transição antecipados. Os resultados de energias de ativação mostraram-se reduzidos, sendo o menor valor para a reação com o bromo como grupo abandonador, o OH- como base de Lewis e substrato primário, seguindo o mecanismo E2 e apresentando um valor de 3,10 kJ/mol. O planejamento fatorial 23 indicou que apenas os fatores principais apresentam relevância, em especial o tipo de substrato. Os resultados obtidos na pesquisa apontam direcionamentos importantes para simulações ainda mais rigorosas dos mecanismos SN2 e E2 e trazem informações quantitativas a fim de adicionar dados à análise dos fatores que influenciam os mecanismos de reações na Química Orgânica.