Arranje os compostos de cada série abaixo na ordem decrescente de reatividade frente à dehidroalogenação com base forte:
- 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:
,
e
.
Informações do enunciado:
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
quando o haleto é primário/ secundário/ terciário com base forte. - No
a etapa limitante é única e bimolecular: a base retira um próton 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
: - Grau do carbono ligado ao halogênio: em geral
para eliminação com base forte (porque substratos mais substituídos favorecem formação de alcenos mais estáveis e têm hidrogênios acessíveis). - 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.
- A base forte favorece
e normalmente dá o produto de Zaitsev se a base não for muito volumosa.
- Grau do carbono ligado ao halogênio: em geral
- Também existe a exigência geométrica anti-periplanar para
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
):
-
: o bromo está num carbono terminal (C-1 do butano modificado) — esse carbono é primário ( ). Logo é um haleto primário. Esqueleto: com um metil ligado ao C-3. Conclusão: haleto primário. -
: o bromo está no carbono , este carbono está ligado a três outros carbonos (C-1, C-3 e um metil extra) — é um carbono terciário ( ). Conclusão: haleto terciário. -
: o bromo está no carbono , que está ligado a C-1 e C-3 (onde C-3 tem um metil ligado), então o carbono 2 é secundário ( ). Conclusão: haleto secundário.
Resumo em TeX:
— carbono bromado
.
— carbono bromado
.
— carbono bromado
.
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
(haleto primário): o único carbono possível é o C-2 (vizinho ao C-1 com Br). A remoção de 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
(haleto secundário): há dois conjuntos de hidrogênios : no C-1 e no C-3. A eliminação que remove 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
(haleto terciário): tem hidrogênios 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
(mono-substituído) < produto de
(di-substituído) < produto de
(tri-substituído).
Passo 5
Relacionando estabilidade do alceno com reatividade em
com base forte:
- Como a base é forte, a eliminação
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
rapidamente do que haletos primários (em haletos primários, pode acontecer mas é mais lento; frequentemente haletos primários preferem se a base/nucleófilo não for muito volumoso — aqui assume-se base forte para eliminação).
Portanto, pela combinação de (i) grau do carbono bromado (
) e (ii) estabilidade relativa dos alcenos formados (tri- > di- > mono-substituído), esperamos a ordem de reatividade:
.
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
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.