Apresente um método viável para a obtenção do
-heptano.
Passo 1
O enunciado pede: apresentar um método viável para a obtenção do
-heptano.
Informações dadas (implícitas): queremos sintetizar o alcano linear de fórmula molecular C (ou seja, o
-heptano) a partir de reagentes comuns de laboratório; o enunciado não fixa reagentes iniciais nem restrições (por isso posso escolher uma rota prática).
Observação: não há figura nem outras condições fornecidas.
Informações dadas (implícitas): queremos sintetizar o alcano linear de fórmula molecular C
Observação: não há figura nem outras condições fornecidas.
Passo 2
Escolha da estratégia (resumo antes de ir aos detalhes): vou escolher uma rota de formação de ligação carbono–carbono C(sp
)–C(sp
) confiável em laboratório orgânico: acoplamento nucleofílico usando um reagente de Gilman (organocuprato), que permite unir um grupo
-butila a um grupo
-propila para formar o alcano linear de sete carbonos. Em linguagem simples: vamos montar C
+ C
→ C
.
Por que essa escolha? Porque o reagente de Gilman (onde
é um grupo alquila) é clássico para fazer acoplamentos entre um nucleófilo alquila e um haleto alquila primário, com poucas reações laterais quando bem conduzido. Outras rotas (p.ex. hidrogenação de alceno, Kolbe eletrolítico, acoplamentos catalíticos mais modernos) também são possíveis — eu explico uma alternativa ao final — mas o Gilman é direto e didático para entender formação de C–C.
Por que essa escolha? Porque o reagente de Gilman
Passo 3
Lista dos reagentes e equipamentos principais (o que você precisa preparar/ter):
- haletos alquila:
(brometo de propila, fonte do fragmento C ) e (brometo de butila, fonte do C caso você quiser preparar o organolitio a partir dele). - ou: solução comercial de
(ex.: em hexano) é mais prática e segura. - iodeto de cobre anidro
. - solvente anidro: éter dietílico (Et
O) ou THF anidro. - atmosfera inerte (N
ou Ar), banho de (banho de gelo seco/acetona) e banho de (banho de gelo) conforme necessário. - vidraria seca, agitação magnética, sistema de separação, secante anidro (Na
SO ), coluna/evaporação e destilador para purificação.
Passo 4
Esquema reacional geral (equação que resume a rota escolhida):
Explicação: primeiro formamos o organocuprato (reagente de Gilman) a partir de
e
. Em seguida, esse organocuprato reage com o haleto
para transferir um grupo
ao grupo propila, formando a nova ligação C–C e, por consequência, o
-heptano: C
–C
.
Passo 5
Protocolo experimental prático e passo a passo (escala exemplo: alvo 10 mmol de produto):
- preparo/medida: para obter
de -heptano, faça de . Para preparar de são necessários de e de . Exemplos de quantidades: de ; de ; se usar comercial , precisará de da solução. - secagem: certifique-se que todo o sistema é seco e em atmosfera inerte — organolitio e organocuprato são destruídos por água/oxigênio.
- formação do organocuprato: em um balão seco e sob Ar/N
, coloque THF anidro (prox. para escala) e resfrie a ou a (muitos procedimentos usam ao adicionar o ). Adicione a solução de (volume calculado) ao balão; em seguida adicione (sólido) lentamente. Deverá formar-se o complexo segundo a estequiometria mostrada. Agite por alguns minutos até completar a formação. - acoplamento: mantendo temperatura baixa (tipicamente
a ), adicione lentamente a solução (em THF) de (1 equiv, ) ao balão contendo a cuprato. Agite a mistura por 30–60 minutos, e então deixe subir lentamente à temperatura ambiente se o procedimento indicar. O acoplamento é na prática rápido em baixas temperaturas e minimiza reações secundárias. - trabalho (work-up): depois de completar, faça quench com solução saturada de
ou água fria cuidadosamente (cuidado: reatividade de resíduos organometálicos). Separe a fase orgânica, lave com água, seque sobre Na SO , filtre e evapore o solvente sob redução de pressão. Purifique por destilação fracionada a pressão reduzida. O ponto de ebulição do -heptano é cerca de (à pressão atmosférica); em laboratório use destilação a pressão reduzida para facilitar. - rendimento esperado e notas: rendimentos típicos para acoplamentos Gilman podem variar, digamos,
– dependendo da pureza dos reagentes e do controle das condições. Impurezas típicas: alcanelas menores (por redução), haletos não consumidos e sais inorgânicos.
Passo 6
Mecanismo e conceitos envolvidos (aula rápida, explicando cada conceito):
- o que é
: é um organolitio, um forte base e forte nucleófilo que tem um caráter altamente reativo com água, O2, CO2. Por isso exige condições anidras e atmosfera inerte. - formação do organocuprato (Gilman): ao misturar
com forma-se . Esse complexo é menos reativo que o organolitio puro, tornando-o seletivo para substituição nucleofílica de haletos primários, sem promover tanto eliminação nem rearranjos. - como ocorre o acoplamento: o organocuprato ataca o haleto alquila por um tipo de mecanismo que lembra SN2 (transferência de um R para o carbono eletrófilo), liberando o produto
. Por isso haletos primários e secundários reativos funcionam bem; haletos terciários dão problemas. - por que temperatura baixa: reduz reações de decomposição do organometálico e elimina reações laterais (eliminação, polimerização, rearranjo).
- por que atmosfera inerte e solvente anidro: água/oxigênio destroem organolitios e organocupratos formando hidrocarbonetos indesejados, álcoois e sais.
Passo 7
Cuidados práticos, segurança e dicas para a prova/recado amigo:
- sempre avise que organolitios e cupratos são sensíveis/pyrofóricos — use capela, EPI, e adicione reagentes lentamente.
- observe medidas estequiométricas: excesso muito grande de organolitio pode levar a subprodutos; excesso pequeno diminui rendimento.
- purificação por destilação fracionada é a forma comum para alcanos.
- se em prova te pedirem uma rota “viável” e sem muitos reagentes sofisticados, explique a escolha e escreva as equações de formação do organocuprato e do acoplamento, como fiz acima — isso mostra entendimento do método.
Passo 8
Alternativa simples (rota de “transformação funcional” mais direta, caso o examinador aceite): partir de
-hepteno e hidrogenar.
- obtenção de
-hepteno: pode-se obter por eliminação de -bromoheptano ou por outros métodos de extensão de cadeia dependendo do reagente inicial. - hidrogenação catalytic:
(Pd/C, 1 atm, RT) -heptano.
Essa alternativa é conceitualmente mais simples (apenas quebra de dupla ligação e adição de H) mas pressupõe acesso prévio ao alceno de cadeia correta.
Resposta
Rota proposta: formar o organocuprato
a partir de
e
, e então reagir esse cuprato com
para realizar o acoplamento C
+C
-heptano; trabalho e purificação por extração e destilação.