Arranje os compostos de cada série abaixo na ordem decrescente de reatividade frente à dehidroalogenação com base forte:
  1. 1-bromo-3-metilbutano ; b.2) 2-bromo-2-metilbutano e b.3) 2-bromo-3metilbutano

Passo 1

O enunciado pede para arranjar, em ordem decrescente de reatividade frente à desidrohalogenação com base forte, as três substâncias abaixo:
\text{1-bromo-3-methylbutane}, \text{2-bromo-2-methylbutane} e \text{2-bromo-3-methylbutane}.
Informações do enunciado:
\text{1-bromo-3-methylbutane}
\text{2-bromo-2-methylbutane}
\text{2-bromo-3-methylbutane}
O que se pede: ordenar essas três moléculas da mais reativa para a menos reativa em uma reação de eliminação (dehidrohalogenação) com base forte.

Passo 2

Conceito essencial (muito importante): como funciona a reação que estamos analisando.
Explicação do mecanismo E2 (resumida e clara):
  • A desidrohalogenação com base forte normalmente ocorre por mecanismo E2 quando o haleto é primário/ secundário/ terciário com base forte.
  • No E2 a etapa limitante é única e bimolecular: a base retira um próton \beta ao mesmo tempo em que o grupo saída (haleto) sai, formando a dupla ligação. A velocidade depende da concentração da base e do substrato.
  • Fatores que influenciam a reatividade em E2:
    1. Grau do carbono ligado ao halogênio: em geral 3^\circ > 2^\circ > 1^\circ para eliminação com base forte (porque substratos mais substituídos favorecem formação de alcenos mais estáveis e têm hidrogênios \beta acessíveis).
    2. Estabilidade do alceno formado: alcenos mais substituídos (mais carbonos ligados aos carbonos da dupla) são mais estáveis — regra de Zaitsev (o produto mais substituído costuma ser majoritário). Reações que podem gerar alcenos mais estáveis tendem a ser mais rápidas.
    3. A base forte favorece E2 e normalmente dá o produto de Zaitsev se a base não for muito volumosa.
  • Também existe a exigência geométrica anti-periplanar para E2 em sistemas cíclicos ou conformacionais, mas para hidrocarbonetos acíclicos simples normalmente existe conformação que permite anti-periplanar, então não será o fator limitante aqui.

Passo 3

Classificar cada substrato quanto ao grau do carbono ligado ao bromo (importante para avaliar facilidade de E2):
  • \text{1-bromo-3-methylbutane}: o bromo está num carbono terminal (C-1 do butano modificado) — esse carbono é primário ( 1^\circ). Logo é um haleto primário. Esqueleto: \text{Br-CH}_2-\text{CH(–)-CH(–)-CH}_3 com um metil ligado ao C-3. Conclusão: haleto primário.
  • \text{2-bromo-2-methylbutane}: o bromo está no carbono 2, este carbono está ligado a três outros carbonos (C-1, C-3 e um metil extra) — é um carbono terciário ( 3^\circ). Conclusão: haleto terciário.
  • \text{2-bromo-3-methylbutane}: o bromo está no carbono 2, que está ligado a C-1 e C-3 (onde C-3 tem um metil ligado), então o carbono 2 é secundário ( 2^\circ). Conclusão: haleto secundário.
Resumo em TeX:
\text{1-bromo-3-methylbutane} — carbono bromado 1^\circ.
\text{2-bromo-2-methylbutane} — carbono bromado 3^\circ.
\text{2-bromo-3-methylbutane} — carbono bromado 2^\circ.

Passo 4

Analisar os alcenos possíveis formados por cada substrato e o grau de substituição desses alcenos (isto é, quantos substituintes alquila estão ligados aos carbonos da dupla), porque alcenos mais substituídos são mais estáveis e a reação tende a favorecer a formação deles (Zaitsev).
  • Para \text{1-bromo-3-methylbutane} (haleto primário): o único carbono \beta possível é o C-2 (vizinho ao C-1 com Br). A remoção de H em C-2 gera uma dupla entre C-1 e C-2 — isto produz um alceno terminal (mono-substituído, ou ao todo menos substituído que as alternativas). Portanto o alceno formado é relativamente pouco substituído e menos estável.
  • Para \text{2-bromo-3-methylbutane} (haleto secundário): há dois conjuntos de hidrogênios \beta: no C-1 e no C-3. A eliminação que remove H do C-3 gera dupla entre C-2 e C-3 — esse alceno será mais substituído (interno), provavelmente di-substituído (mais estável que o terminal). Assim este substrato pode gerar um alceno mais estável que o caso primário acima.
  • Para \text{2-bromo-2-methylbutane} (haleto terciário): tem hidrogênios \beta tanto em C-1 quanto em C-3; a eliminação preferencial forma a dupla entre C-2 e C-3 (ou C-2 e C-1) que será um alceno mais substituído (tipicamente tri-substituído), portanto o produto de eliminação é o mais estável entre os três substratos.
Conclusão deste passo: os alcenos possíveis ficam, em termos de estabilidade (menos para mais): produto de \text{1-bromo-3-methylbutane} (mono-substituído) < produto de \text{2-bromo-3-methylbutane} (di-substituído) < produto de \text{2-bromo-2-methylbutane} (tri-substituído).

Passo 5

Relacionando estabilidade do alceno com reatividade em E2 com base forte:
  • Como a base é forte, a eliminação E2 é favorecida. Entre substratos que podem gerar alcenos de diferentes estabilidades, a reação que gera o alceno mais estável geralmente ocorre mais rapidamente (menor energia de ativação para formar o alceno estável).
  • Além disso, haletos terciários e secundários são mais inclinados a sofrer E2 rapidamente do que haletos primários (em haletos primários, E2 pode acontecer mas é mais lento; frequentemente haletos primários preferem S_N2 se a base/nucleófilo não for muito volumoso — aqui assume-se base forte para eliminação).
Portanto, pela combinação de (i) grau do carbono bromado ( 3^\circ>2^\circ>1^\circ) e (ii) estabilidade relativa dos alcenos formados (tri- > di- > mono-substituído), esperamos a ordem de reatividade:
\text{2-bromo-2-methylbutane} > \text{2-bromo-3-methylbutane} > \text{1-bromo-3-methylbutane}.

Passo 6

Verificação final e incentivo: resumindo de forma bem prática — o composto que tem o carbono bromado terciário gera o alceno mais substituído e reage mais rápido em E2 com base forte; o secundário fica no meio; o primário, que só gera um alceno pouco substituído, reage mais lentamente. Tá ficando bom — você já consegue aplicar isso em outras questões: identifique o grau do carbono que tem o halogênio e veja qual alceno mais estável pode ser formado.

Resposta

\text{2-bromo-2-methylbutane} > \text{2-bromo-3-methylbutane} > \text{1-bromo-3-methylbutane}

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