32 (UFRN-RN) Numa reação de adição de
ao
, obtém-se como produto principal o composto abaixo: A explicação para esse resultado é que o átomo de carbono secundário é:
a) menos hidrogenado e mais positivo.
b) menos hidrogenado e mais negativo.
c) mais hidrogenado e mais positivo.
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
ao alceno
(propeno), o produto principal obtido é
(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.
a) menos hidrogenado e mais positivo.
b) menos hidrogenado e mais negativo.
c) mais hidrogenado e mais positivo.
Informações relevantes fornecidas:
- Reagente:
. - Reagente eletrofílico:
. - Produto principal mostrado:
. - 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
do alceno tem elétrons que podem atacar um próton (o ácido fornece e ). - Esse ataque cria um carbocátion (um carbono com carga positiva) em um dos carbonos que antes formavam a dupla.
- O ânion
então ataca o carbocátion, formando o produto final.
Resumo simples: primeiro vem protonação do alceno (formando um carbocátion), depois ataque do
.
Passo 3
Quais são as duas possibilidades de protonação para
?
- Se o próton se liga ao carbono central
(o que já tem um hidrogênio), o carbocátion formado fica no carbono terminal — esse é um carbocátion primário. Escrevendo: protonação em → carbocátion em . - Se o próton se liga ao carbono terminal
, o carbocátion formado fica no carbono central — esse é um carbocátion secundário. Escrevendo: protonação em → carbocátion em .
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
:
- O carbono terminal da dupla é
(tem dois hidrogênios) → mais hidrogenado. - O carbono central da dupla é
(tem um hidrogênio) → menos hidrogenado.
O carbono que recebe o cloro no produto (
) 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
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 (
no carbono central) é estabilizado por dois grupos ligados (um grupo e o grupo ), 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
(o mais hidrogenado). Isso deixa o carbono central com carga positiva ( ), que é mais estável. - Depois, o
ataca o carbocátion secundário, resultando em (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
.
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.