15- Identifique o reagente que você usaria para realizar cada uma das seguintes transformações:
Passo 1
Lista clara do que o enunciado pede e dos dados fornecidos:
- Transformação 1:
. - Transformação 2: a segunda transformação foi retirada da imagem fornecida; nela aparece
ciclobutanol bromociclobutano .
O pedido é: identificar o reagente que eu usaria para realizar cada transformação.
Passo 2
Conceitos básicos necessários (sem pular etapas) — o que acontece nas reações de substituição nucleofílica:
- Um haleto de alquila como
tem um carbono ligado a um bom grupo saíd a: . Esse carbono pode ser atacado por um nucleófilo (espécie rica em elétrons) para substituir o cloro por outro grupo. - Dois mecanismos principais importam aqui:
e . Vou focar no que vale para esses substratos: -
: ataque nucleofílico em um único passo (colisão direta do nucleófilo), típico para haletos metílicos e primários; depende da força do nucleófilo e do acesso estérico ao carbono. Resultado típico: substituição direta (às vezes com inversão de configuração se o carbono for quiral). -
: formação prévia de carbocátion (o grupo sai primeiro) e depois ataque do nucleófilo; típico para terciários e situações que estabilizam carbocátion.
-
- Para escolher o reagente, escolhe-se um nucleófilo adequado e condições que favoreçam
ou conforme o substrato (primário → preferido). - Outro ponto prático: transformar um álcool em haleto costuma ser problemático se o método gerar carbocátion (pode dar rearranjo ou abertura de anel). Métodos que procedem por caminho
(sem carbocátion) são preferíveis quando se quer evitar rearranjos.
Passo 3
Aplicando ao primeiro caso
:
- O substrato é um haleto primário (
); isso favorece quando há um nucleófilo forte como . - Reação prática: usar hidróxido em água (um nucleófilo óxido/hidróxido) para substituir
por . Por exemplo, ou em aquecimento leve. Mecanismo (explicado passo a passo): - Espécie nucleofílica:
em solução aquosa. - Ataque do
no carbono que está ligado ao por trás do grupo ligado (backside attack). - Formação de um estado de transição pentacoordenado (curto instante) e saída simultânea de
. - Produto:
e .
- Espécie nucleofílica:
- Equação da transformação (escrevendo a ideia sem balancear outras espécies de sal):
- Observações práticas: usar solução aquosa de
ou ; eliminação (E2) é pouco competitiva em haleto primário, então a substituição predomina.
Passo 4
Aplicando ao segundo caso (ciclobutanol
bromociclobutano): considerações e escolha do reagente
- Converter um álcool em brometo de alquila pode ser feito de várias formas: reagentes típicos são
, , ou a reação de Appel ( ). - Problema prático com
: em alguns álcoois secundários (como o carbonno do ciclobutano) a protonação do álcool seguida de saída de água gera um carbocátion. Carbocátions em anéis pequenos podem sofrer rearranjos ou abertura de anel por alívio de tensão — isso pode estragar o produto desejado e dar mistura. Por isso, para preservar a integridade do anel e evitar carbocátion intermediário, é preferível um método que proceda por (sem gerar carbocátion). -
é um reagente clássico que converte álcoois primários/sekundários em brometos via um mecanismo em que o oxigênio ataca o fósforo, forma-se um intermediário onde o brometo depois ataca por . Esse caminho evita a formação livre de carbocátion e minimiza rearranjos/aberturas de anel. - Reação estequiométrica útil (forma geral):
- Aplicando ao caso: usar
(geralmente em solvente aprotico como éter, em baixa temperatura), resulta em bromociclobutano sem formação de carbocátion livre e com mínima chance de abertura do anel. - Alternativa se quiser outra opção: reação de Appel (
) também converte em por um mecanismo que evita carbocátions. Mas a resposta mais direta e clássica é .
Passo 5
Resumo prático das condições e pequenas dicas de prova:
- Para
: escreva no gabarito algo como “ ” ou “ , aquecimento leve”. Explique rapidamente que é em haleto primário. - Para ciclobutanol
bromociclobutano: escreva “ ” (ou em alternativa “Appel: ”), e diga que evita carbocátions e rearranjos. - Se for uma prova de múltipla escolha, escolha a opção com
para a primeira e para a segunda; se pedirem justificativa curta, mencione “ em primário” e “evitar carbocátion/abertura de anel — usar ”.