Qual o álcool dos pares abaixo se esperaria sofrer desidratação com maior facilidade? Por quê?
2-metil-2-butanol ou 3-metil-2-butanol
2-metil-2-butanol ou 3-metil-2-butanol
Passo 1
O que o exercício pede: comparar os dois álcoois dados — 2-metil-2-butanol e 3-metil-2-butanol — e dizer qual deles se espera desidratar com maior facilidade e justificar o porquê.
Informações relevantes (que o enunciado dá implicitamente pelos nomes): ambos são álcoois saturados com fórmula C5 (isômeros), o grupo hidroxila (–OH) está no carbono 2 em ambos os casos; a diferença é a substituição nos carbonos vizinhos (posição do metil). Não há mais dados (condições de reação não especificadas), então usaremos a regra geral para desidratação ácida de álcoois.
Informações relevantes (que o enunciado dá implicitamente pelos nomes): ambos são álcoois saturados com fórmula C5 (isômeros), o grupo hidroxila (–OH) está no carbono 2 em ambos os casos; a diferença é a substituição nos carbonos vizinhos (posição do metil). Não há mais dados (condições de reação não especificadas), então usaremos a regra geral para desidratação ácida de álcoois.
Passo 2
Breve aula sobre o mecanismo típico de desidratação ácida (o que acontece passo a passo e o que determina a velocidade):
- Em desidratação ácida, o álcool primeiro é protonado no oxigênio, tornando o –OH um bom grupo de saída (transforma-se em H2O). Isso acontece porque ácidos fortes do meio fornecem prótons.
- Em seguida, a água sai, formando um carbocátion (íon positivo) no carbono que perdeu a água. Essa etapa (formação do carbocátion) costuma ser a etapa lenta e determinante da velocidade (etapa determinante, ou RDS).
- Por fim, uma base (pode ser a própria água) remove um próton vizinho, formando a ligação dupla (alqueno).
Conclusão importante: a facilidade de desidratar depende muito de quão fácil é formar o carbocátion — carbocátions mais estáveis formam-se mais rapidamente e, portanto, o álcool desidrata mais facilmente.
Passo 3
Como avaliar a estabilidade de carbocátions (explicação didática, sem jargões):
- Carbocátion primário: carbono com carga positiva ligado a apenas um outro carbono — é pouco estável.
- Carbocátion secundário: carbono com carga positiva ligado a dois outros carbonos — mais estável que o primário.
- Carbocátion terciário: ligado a três outros carbonos — ainda mais estável.
Por que isso acontece (conceito de maneira simples): grupos alquila (cadeias de carbono) doam densidade eletrônica por efeito indutivo e por hiperconjugação, espalhando a carga positiva e tornando-a menos concentrada — quanto mais grupos alquila ao redor, maior a estabilização. Logo: terciário >> secundário > primário em estabilidade.
Passo 4
Aplicando isso ao caso de 2-metil-2-butanol (análise da estrutura):
- No 2-metil-2-butanol, o carbono que carrega o –OH (o carbono 2) está ligado a três outros carbonos (tem um metil ligado a ele além dos dois fragmentos da cadeia). Ou seja, o centro que perderá água é um centro terciário.
- Ao protonar o álcool e eliminar água, o carbocátion formado é terciário diretamente. Não precisa de rearranjo para atingir a maior estabilidade — já nasce estável. Isso significa que a etapa lenta (formação do carbocátion) terá energia de ativação menor comparada a um carbocátion menos estabilizado.
Passo 5
Aplicando isso ao caso de 3-metil-2-butanol (análise da estrutura e possibilidade de rearranjo):
- No 3-metil-2-butanol, o carbono com o –OH (o carbono 2) está ligado a dois outros carbonos e a um hidrogênio — é um álcool secundário. Ao perder água, gera-se inicialmente um carbocátion secundário.
- Entretanto, esse carbocátion secundário tem um vizinho (o carbono 3) que é mais substituído (tem um metil). Isso permite uma possível rearranjo por migração de hidreto (hydride shift) do carbono 3 para o carbono 2, resultando em um carbocátion terciário no carbono 3, que é mais estável.
- Observação didática: esse rearranjo melhora a estabilidade final do carbocátion e afeta os produtos, mas é uma etapa extra — a formação inicial do carbocátion secundário ainda é necessária e tem uma barreira de energia maior do que formar diretamente um carbocátion terciário. Em geral, álcoois que formam um carbocátion terciário sem rearranjo reagem mais rapidamente do que aqueles que precisam primeiro formar um carbocátion menos estável e só depois rearranjá-lo.
Passo 6
Conclusão comparativa e dica para prova (resumindo o raciocínio em termos práticos):
- 2-metil-2-butanol é um álcool terciário no carbono do –OH, portanto forma diretamente um carbocátion terciário ao perder água; essa formação é favorecida (menor energia de ativação) e a desidratação ocorre com maior facilidade.
- 3-metil-2-butanol é secundário no carbono do –OH e só poderia alcançar o carbocátion terciário por um rearranjo (hydride shift), o que envolve uma etapa extra; por isso, em condições típicas, desidrata menos facilmente que o álcool que já é terciário.
Dica curta para a prova: olhe primeiro para quantos carbonos estão ligados ao carbono com –OH — mais carbonos = mais provavelmente carbocátion estável = desidratação mais fácil.
Resposta
2-metil-2-butanol