1. Apresente a reação de 2-metilpent-2-eno com os seguintes reagentes:
e) \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} / \mathrm{HNO}_{3}

Passo 1

O enunciado pede para apresentar a reação de \mathrm{2\text{-}metilpent\text{-}2\text{-}eno} com os reagentes \mathrm{H_{2}O}/\mathrm{HNO_{3}}. Informações dadas:
  • Reagente orgânico: \mathrm{2\text{-}metilpent\text{-}2\text{-}eno}.
  • Meio reacional: água com ácido nítrico, isto é \mathrm{H_{2}O} e \mathrm{HNO_{3}}.
    O que se espera: escrever o produto (ou produtos) formados e explicar como se chega a eles.

Passo 2

Quais reações possíveis num alceno em meio ácido aquoso?
  • Em meio ácido o alceno sofre adição eletrofílica: primeiro vem protonação do duplo enlace (formação de um carbocátion), depois ataque de um nucleófilo ao carbocátion.
  • No sistema \mathrm{H_{2}O}/\mathrm{HNO_{3}} existem dois nucleófilos possíveis: a água \mathrm{H_{2}O} e o íon nitrato \mathrm{NO_{3}^{-}} (formado em equilíbrio de ionização do ácido: \mathrm{HNO_{3}\rightleftharpoons H^{+} + NO_{3}^{-}}).
    Portanto as possibilidades principais são: hidratação (formação do álcool) ou adição do nitrato (formação de um éster nitrato, um alquil-nitrato).

Passo 3

Determine onde o próton se adiciona (Regra de Markovnikov e estabilidade do carbocátion). Escrevo o alceno em forma condensada:
\mathrm{CH_{3}-C(CH_{3})=CH-CH_{2}-CH_{3}}
Ao protonar o duplo enlace, o próton tende a ligar-se ao carbono que gera o carbocátion mais estável. Se o próton se liga ao carbono C3 (o carbono \mathrm{=CH}), fica gerado o carbocátion no carbono C2, cujo esqueleto será
\mathrm{CH_{3}-C^{+}(CH_{3})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}}.
Esse carbocátion é terciário (ligado a três grupos carbonados: o grupo metil substituinte, o grupo metil do carbono C1 e a cadeia para C3), portanto mais estável que a alternativa (protonação ao contrário geraria um carbocátion secundário). Logo a protonação segue Markovnikov: o H vai ao carbono menos substituído e o cátion fica no carbono mais substituído ( C2).

Passo 4

Ataque nucleofílico do \mathrm{NO_{3}^{-}} (formação do alquil-nitrato). O íon nitrato pode atacar o carbocátion dando o éster nitrato (alquil-nitrato). A etapa pode ser representada assim:
\mathrm{CH_{3}-C^{+}(CH_{3})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3} \;+\; NO_{3}^{-} \;\longrightarrow\; CH_{3}-C(ONO_{2})(CH_{3})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}}
O produto resultante é um alquil nitrato cujo grupo funcional é -\mathrm{O\!-\!NO_{2}} ligado ao carbono secundário/terciário formado. Em nome comum e sistemático: o produto principal é o nitrato de 2-metilpentan-2-ila, que posso escrever estruturalmente como
\mathrm{(CH_{3})_{2}C(ONO_{2})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}}.

Passo 5

Possibilidade concorrente: hidratação (formação do álcool). Se a água for o nucleófilo que ataca o carbocátion, forma-se primeiro um oxônio ligado ao carbono e, após desprotonação, obtém-se o álcool terciário:
\mathrm{CH_{3}-C(OH)(CH_{3})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}} \quad\text{(2-metilpentan-2-ol).}
Qual produto predomina? Em presença de \mathrm{HNO_{3}} concentrado ou quando \mathrm{NO_{3}^{-}} está disponível e competitivo, a formação do alquil-nitrato é típica (ataque de \mathrm{NO_{3}^{-}} ao carbocátion). Em meio suficientemente diluído em ácido a hidratação pode competir melhor. Em resumo: ambos os caminhos são mecanisticamente possíveis, mas a adição de \mathrm{NO_{3}^{-}} formando o alquil-nitrato é o resultado esperado em presença de ácido nítrico.

Passo 6

Escrevo a reação global (principal produto esperado, via adição de \mathrm{H^{+}} e \mathrm{NO_{3}^{-}}):
\mathrm{CH_{3}-C(CH_{3})=CH-CH_{2}-CH_{3} \;+\; HNO_{3} \;\longrightarrow\; (CH_{3})_{2}C(ONO_{2})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}}
(nome do produto: \mathrm{2\text{-}metilpentan\text{-}2\text{-}il\\ nitrato} ou \mathrm{2\text{-}metilpentan\text{-}2\text{-}yl\\ nitrate}).

Resposta

\mathrm{CH_{3}-C(CH_{3})=CH-CH_{2}-CH_{3} + HNO_{3} \longrightarrow (CH_{3})_{2}C(ONO_{2})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}} (produto principal: \mathrm{2\text{-}metilpentan\text{-}2\text{-}il\\ nitrato}; produto concorrente possível: \mathrm{2\text{-}metilpentan\text{-}2\text{-}ol}).

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