Em cada par abaixo, diga qual o alqueno mais estável, justificando:
(d) trans-2-hexeno ou 2-metil-2-penteno
(d) trans-2-hexeno ou 2-metil-2-penteno
Passo 1
O enunciado pede: comparar a estabilidade entre dois alquenos e dizer qual é o mais estável, justificando.
As duas moléculas dadas são: e
.
Informações relevantes que o enunciado fornece (explicitamente ou implicitamente): cada composto é um alqueno com ligação dupla interna; um é isómero geométrico e o outro tem uma metilação no carbono da dupla. Não há outras condições (temperatura, solvente etc.), então comparamos a estabilidade intrínseca no estado gasoso/padrão.
As duas moléculas dadas são:
Informações relevantes que o enunciado fornece (explicitamente ou implicitamente): cada composto é um alqueno com ligação dupla interna; um é isómero geométrico
Passo 2
Conceitos fundamentais que vamos usar (explicados de forma didática e prática):
- Substituição do carbono da dupla: um carbono da dupla pode estar ligado a hidrogênios ou a grupos alquila. Conta-se quantos grupos alquila estão ligados aos dois carbonos da dupla; isso dá o grau de substituição (mono, di, tri, tetra). Alquenos mais substituídos são, em geral, mais estáveis.
- Por quê? Porque grupos alquila estabilizam a ligação dupla por hiperconjugação e efeito indutivo +I: eles doam densidade eletrônica para o sistema
, dispersando a densidade de elétrons e reduzindo a energia do sistema. Hiperconjugação pode ser visualizada como várias estruturas de ressonância fracas onde ligações C–H (ou C–C) adjacentes interagem com o orbital . Quanto mais grupos alquila adjacentes, mais maneiras de hiperconjugar e maior estabilização.
- Por quê? Porque grupos alquila estabilizam a ligação dupla por hiperconjugação e efeito indutivo +I: eles doam densidade eletrônica para o sistema
- Efeito geométrico (cis/trans): para o mesmo grau de substituição, o isômero
(ou ) costuma ser mais estável que o (ou ) porque há menos interação estérica entre os substituintes grandes que ficam do mesmo lado da dupla no cis. Em resumo: para o mesmo grau de substituição, ordem típica é . - Regra prática combinada: normalmente a estabilidade segue a ordem
ou seja, o grau de substituição é, em geral, o fator mais importante; a geometria cis/trans afeta dentro do mesmo grau de substituição.
Passo 3
Aplicando a contagem de substituintes (passo a passo, sem pular etapas):
- Escrevendo estruturas em forma linear para visualizar os substituintes:
- Identificar os dois carbonos da dupla em cada caso e contar quantos grupos alquila (carbonos) estão ligados a esses carbonos:
- Para
: o carbono-2 está ligado a (C1) e a C3; o carbono-3 está ligado a C4 e a C2. Cada carbono da dupla tem um átomo de hidrogênio e um substituinte alquila — portanto, cada carbono contribui com 1 grupo alquila, totalizando . Logo é um alqueno dissubstituído (di). - Para
: o carbono-2 está ligado a dois grupos alquila (o da cadeia e a metil substituinte), e o carbono-3 está ligado a um grupo alquila (o restante da cadeia). Isso dá . Logo é um alqueno trissubstituído (tri).
Passo 4
Interpretando o que essa contagem implica:
- Pelo princípio da hiperconjugação/substituição, um alqueno trissubstituído é, em geral, mais estável que um alqueno dissubstituído, independentemente da geometria cis/trans do dissubstituído (salvo casos extremos de estérica muito grande). Portanto, só por grau de substituição,
(tri) já tende a ser mais estável que (di). - A vantagem de
por ser reduz o impacto estérico que tornaria o correspondente menos estável. Mas essa vantagem geométrica geralmente não supera a diferença causada por adicionar um grupo alquila extra (i.e., passar de di para tri).
Exemplo numérico ilustrativo (opcional, para intuir a ordem de grandeza): em termos de energias, cada substituinte alquila adicional costuma diminuir a energia de hidrogenação em algo da ordem de(valor aproximado dependente do sistema). Assim, a diferença entre um di e um tri frequentemente é maior que a diferença entre di-trans e di-cis.
Passo 5
Conclusão lógica:
é trissubstituído e ganha estabilização por hiperconjugação e efeito indutivo de três grupos alquila adjacentes;
é apenas dissubstituído (mesmo sendo trans). Portanto a estabilização extra por ter um substituinte a mais torna
mais estável.