32 (UFRN-RN) Numa reação de adição de \mathrm{HC} \ell ao \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}, obtém-se como produto principal o composto abaixo: A explicação para esse resultado é que o átomo de carbono secundário é:
Cl

a) menos hidrogenado e mais positivo.
b) menos hidrogenado e mais negativo.
c) mais hidrogenado e mais positivo.

Passo 1

O enunciado diz que, na adição de \mathrm{HCl} ao alceno \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2} (propeno), o produto principal obtido é \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Cl})-\mathrm{CH}_{3} (2-cloropropano). Pergunta: a explicação para esse resultado é que o átomo de carbono secundário é qual das alternativas abaixo?
a) menos hidrogenado e mais positivo.
b) menos hidrogenado e mais negativo.
c) mais hidrogenado e mais positivo.
Informações relevantes fornecidas:
  • Reagente: \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}.
  • Reagente eletrofílico: \mathrm{HCl}.
  • Produto principal mostrado: \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Cl})-\mathrm{CH}_{3}.
  • Precisamos explicar por que o cloro fica ligado ao carbono secundário (o carbono do meio).

Passo 2

Vamos entender o mecanismo geral da reação (explicação passo a passo da teoria necessária). Em adição eletrofílica a um alceno:
  • A ligação \pi do alceno tem elétrons que podem atacar um próton \mathrm{H}^+ (o ácido \mathrm{HCl} fornece \mathrm{H}^+ e \mathrm{Cl}^-).
  • Esse ataque cria um carbocátion (um carbono com carga positiva) em um dos carbonos que antes formavam a dupla.
  • O ânion \mathrm{Cl}^- então ataca o carbocátion, formando o produto final.
Resumo simples: primeiro vem protonação do alceno (formando um carbocátion), depois ataque do \mathrm{Cl}^-.

Passo 3

Quais são as duas possibilidades de protonação para \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}?
  • Se o próton se liga ao carbono central \mathrm{CH} (o que já tem um hidrogênio), o carbocátion formado fica no carbono terminal \mathrm{CH}_2^+ — esse é um carbocátion primário. Escrevendo: protonação em \mathrm{CH} → carbocátion em \mathrm{CH}_2^+.
  • Se o próton se liga ao carbono terminal \mathrm{CH}_2, o carbocátion formado fica no carbono central \mathrm{CH}^+ — esse é um carbocátion secundário. Escrevendo: protonação em \mathrm{CH}_2 → carbocátion em \mathrm{CH}^+.
Portanto há duas rotas; a rota que produz o carbocátion mais estável será favorecida.

Passo 4

O que significa “mais/menos hidrogenado”?
  • “Mais hidrogenado” significa que o átomo de carbono tem mais átomos de hidrogênio ligados a ele.
  • “Menos hidrogenado” significa que tem menos hidrogênios ligados.
Aplicando ao nosso alceno \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}:
  • O carbono terminal da dupla é \mathrm{CH}_2 (tem dois hidrogênios) → mais hidrogenado.
  • O carbono central da dupla é \mathrm{CH} (tem um hidrogênio) → menos hidrogenado.
O carbono que recebe o cloro no produto ( \mathrm{CH}(\mathrm{Cl})) é o carbono central, ou seja, o carbono secundário e, antes da reação, ele era o que tinha menos hidrogênios (menos hidrogenado).

Passo 5

Por que a rota que gera o carbocátion secundário (no carbono central) é favorecida? (aula sobre estabilidade de carbocátions)
  • Estabilidade de carbocátions: carbocátions terciários > secundários > primários.
  • Motivos principais: efeito indutivo e hiperconjugação de grupos alquila.
    • Efeito indutivo: grupos alquila doam um pouco de densidade eletrônica para o carbono carregado positivamente, ajudando a estabilizá-lo.
    • Hiperconjugação: ligações \mathrm{C-H} dos carbonos adjacentes podem “delocalizar” elétrons por interação com o orbital vazio do carbocátion, estabilizando a carga positiva. Quanto mais grupos alquila adjacentes, mais hiperconjugação possível → mais estabilidade.
No nosso caso:
  • Carbocátion secundário ( \mathrm{CH}^+ no carbono central) é estabilizado por dois grupos ligados (um grupo \mathrm{CH}_3 e o grupo \mathrm{CH}_2), enquanto o carbocátion primário teria apenas um grupo alquila estabilizando. Logo o carbocátion secundário é mais estável e será formado preferencialmente.

Passo 6

Ligando os pontos: como isso explica o produto observado?
  • Para formar o carbocátion secundário, o próton deve adicionar-se ao carbono terminal \mathrm{CH}_2 (o mais hidrogenado). Isso deixa o carbono central com carga positiva ( \mathrm{CH}^+), que é mais estável.
  • Depois, o \mathrm{Cl}^- ataca o carbocátion secundário, resultando em \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Cl})-\mathrm{CH}_{3} (2-cloropropano), que é exatamente o produto principal observado.
Durante a etapa intermediária, o carbono central está com carga positiva (ou com caráter mais positivo), ou seja, eletronicamente deficiente, por isso é o local atacado pelo nucleófilo \mathrm{Cl}^-.

Passo 7

Resumindo intuitivamente (um jeitinho para decorar na prova): o próton prefere acrescentar-se ao carbono que já tem mais hidrogênios para gerar o carbocátion mais substituído (mais estável). Esse carbocátion está no carbono secundário, que portanto fica mais positivo e, ao final, leva o cloro. Então o carbono secundário é “menos hidrogenado” (tinha menos H inicialmente) e fica “mais positivo” no intermediário, justificando o produto principal.

Resposta

(a) menos hidrogenado e mais positivo.

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