04 (Unicamp-SP) Um mol de hidrocarboneto cíclico insaturado, de fórmula
, reage com um mol de bromo (
), dando um único produto. Represente, por meio de fórmulas estruturais, o hidrocarboneto e o produto obtido na reação citada.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede isto: \n
- Dado: um mol de um hidrocarboneto cíclico insaturado de fórmula
. \n - Reage com: um mol de
. \n - Resultado: obtém-se um único produto (o enunciado afirma que só há um produto). \n
- Pedido: representar, por meio de fórmulas estruturais, (1) o hidrocarboneto e (2) o produto obtido. \n
Passo 2
Vamos usar a fórmula da saturação (graus de insaturação) para entender quantas ligações múltiplas/anel existem. A fórmula do número de graus de insaturação (DU) é: \n
onde
é o número de átomos de carbono e
o número de hidrogênio. Aqui
e
. Então: \n
Interpretação prática:
significa que o composto tem no total duas “unidades” de insaturação — cada dupla ligação conta como 1 e cada anel conta como 1 (uma tripla ligação conta como 2). Como o enunciado diz explicitamente “cíclico insaturado”, o caso mais direto é ter um anel (1 DU) e uma dupla ligação (1 DU) — ou seja, um ciclo com uma dupla: um ciclohexeno ou isômeros (anéis de 5 C + insaturação externa também possíveis). Não vamos aceitar soluções que dependam de informações que não foram dadas.
Passo 3
Listamos as principais estruturas que satisfazem
e “cíclico + insaturado”: \n
- ciclohexeno (anel de 6 carbonos com uma dupla interna, fórmula estrutural típica: anel de 6 com uma ligação dupla entre dois carbonos), \n
- metilciclopenteno (anel de 5 carbonos com uma dupla em dois carbonos do anel e um metil ligado a um carbono do anel), \n
- outros isômeros (por exemplo vários posicionamentos da dupla no ciclo de 5) — mas esses são menos simétricos. \n
O enunciado diz que a reação comdá um único produto. Isso é critério importante para escolher qual estrutura é a correta: precisamos que a adição de àquela dupla produza apenas um produto observado (ou apenas um produto estrutural/estereoespecífico, dependendo do sentido do enunciado). Entre as possibilidades, o caso mais simples e simétrico é o ciclohexeno: por ser uma dupla interna simétrica num anel de 6, a adição de gera apenas um tipo de produto de adição (ou seja, não há isômeros de posição diferentes), o que é compatível com “um único produto”.
Passo 4
Por que preferir o ciclohexeno? Explico passo a passo: \n
- A adição de
a uma alqueno é uma reação de adição eletrofílica que ocorre sempre entre os dois carbonos da dupla. Logo, o produto terá dois bromo ligados aos dois carbonos que formavam a dupla. \n - Se a dupla estiver em posição assimétrica (como em certos metilciclopentenos), pode haver produtos com ambientes químicos diferentes (por exemplo, centros formados que dão isômeros diastereoméricos ou até constitucionais, dependendo do substrato). \n
- No caso do ciclohexeno, a dupla está entre dois carbonos equivalentes do anel (o sistema é simétrico), então a adição de
só pode gerar um único produto constitucional: o dibromociclohexano substituído nos carbonos que eram da dupla. Portanto ciclohexeno é o candidato que melhor se encaixa com “um único produto”.
Passo 5
Agora uma mini-aula sobre o mecanismo da reação (para você entender por que os dois bromos ficam nos carbonos da dupla e a estereoquímica do produto): \n
- Primeiro passo (ataque eletrofílico): a dupla π doa elétrons para uma molécula de
, provocando a formação de um intermediário chamado íon bromônio. Nesse íon, o bromo ligado temporariamente forma ligações com os dois carbonos que formavam a dupla, criando um anel de três membros (bromônio), e o outro átomo de bromo fica como . \n - Segundo passo (ataque nucleofílico): o íon brometo
ataca o carbono do anel bromônio por trás (ataque “anti”), abrindo o anel de três membros e ligando-se a um dos carbonos. O resultado é que os dois átomos de bromo ficam ligados aos dois carbonos que formavam a dupla, com configuração anti (os dois bromos entram de faces opostas da antiga dupla). \n - Consequência estereoquímica: a adição de
é anti (estereoquímica oposta nas duas posições), o que em um anel dá o produto trans-1,2-dibromociclohexano (os dois bromos em posições vizinhas, em faces opostas do anel). \n
Isso explica a identidade do produto.
Passo 6
Representações estruturais (forma condensada, e indicando que as extremidades fecham para formar o anel): \n
- Hidrocarboneto (proposta mais simples e simétrica): ciclohexeno. Fórmula estrutural condensada (representação textual do anel com a dupla entre dois carbonos):
— entendendo que as extremidades se fecham formando o anel de 6 carbonos (ou, em palavra: ciclohexeno, anel de seis carbonos com uma dupla). \n - Produto da adição de
: 1,2-dibromociclohexano, estereoespecificamente o produto de adição anti (trans-1,2-dibromociclohexano). Representação condensada (fechando as extremidades para formar o anel): . Aqui os dois carbonos ligados a são os que antes formavam a dupla; os outros quatro carbonos formam os demais do anel. \n
Nota sobre a notação: as fórmulas acima são escritas de forma condensada para indicar a conectividade; imaginar o grupocom as extremidades ligadas fecha o ciclo formando o ciclohexano com bromos em C-1 e C-2.
Passo 7
Resumo conceitual final e por que isso responde estritamente ao enunciado: \n
- A análise por graus de insaturação mostrou que o composto tem exatamente um anel e uma dupla (DU = 2) — compatível com ciclohexeno. \n
- A adição de
a um alqueno gera dibromo adicionando um bromo em cada carbono da dupla; no caso do ciclohexeno, por simetria, só existe um produto constitucional possível. \n - O mecanismo (formação de bromônio seguido de ataque anti por
) dá estereoespecificamente o produto trans-1,2-dibromociclohexano. \n
Portanto as representações estruturais corretas para o enunciado são ciclohexeno como reagente e 1,2-dibromociclohexano (trans) como produto.
Resposta
Ciclohexeno:
(anel fechado — ciclohexeno). \n
Produto: 1,2-dibromociclohexano (trans-1,2-dibromociclohexano), fórmula estrutural condensada (anel fechado).
Produto: 1,2-dibromociclohexano (trans-1,2-dibromociclohexano), fórmula estrutural condensada