Em cada par abaixo, diga qual o alqueno mais estável, justificando:
(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: \mathrm{trans\text{-}2\text{-}hexeno} e \mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno}.
Informações relevantes que o enunciado fornece (explicitamente ou implicitamente): cada composto é um alqueno com ligação dupla interna; um é isómero geométrico (\mathrm{trans}) 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.

Passo 2

Conceitos fundamentais que vamos usar (explicados de forma didática e prática):
  1. 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 \pi, dispersando a densidade de elétrons e reduzindo a energia do sistema. Hiperconjugação pode ser visualizada como várias estruturas de ressonância fracas onde ligações \sigma C–H (ou C–C) adjacentes interagem com o orbital \pi. Quanto mais grupos alquila adjacentes, mais maneiras de hiperconjugar e maior estabilização.
  2. Efeito geométrico (cis/trans): para o mesmo grau de substituição, o isômero \mathrm{trans} (ou E) costuma ser mais estável que o \mathrm{cis} (ou Z) 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 \text{trans} > \text{cis}.
  3. Regra prática combinada: normalmente a estabilidade segue a ordem
\text{tetra}>\text{tri}>\text{di-trans}>\text{di-cis}>\text{mono}>\text{insubstituído},í
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):
  1. Escrevendo estruturas em forma linear para visualizar os substituintes:
\mathrm{trans\text{-}2\text{-}hexeno:}\quad \mathrm{CH_3\!-\!CH=\!CH\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!CH_3}
\mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno:}\quad \mathrm{CH_3\!-\!C(CH_3)=CH\!-\!CH_2\!-\!CH_3}
  1. Identificar os dois carbonos da dupla em cada caso e contar quantos grupos alquila (carbonos) estão ligados a esses carbonos:
  • Para \mathrm{trans\text{-}2\text{-}hexeno}: o carbono-2 está ligado a \mathrm{CH_3} (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 1+1=2. Logo é um alqueno dissubstituído (di).
  • Para \mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno}: o carbono-2 está ligado a dois grupos alquila (o \mathrm{CH_3} da cadeia e a \mathrm{CH_3} metil substituinte), e o carbono-3 está ligado a um grupo alquila (o restante da cadeia). Isso dá 2+1=3. 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, \mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno} (tri) já tende a ser mais estável que \mathrm{trans\text{-}2\text{-}hexeno} (di).
  • A vantagem de \mathrm{trans\text{-}2\text{-}hexeno} por ser \mathrm{trans} reduz o impacto estérico que tornaria o correspondente \mathrm{cis} 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 1\text{ a }2\\ \mathrm{kcal\cdot mol^{-1}} (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: \mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno} é trissubstituído e ganha estabilização por hiperconjugação e efeito indutivo de três grupos alquila adjacentes; \mathrm{trans\text{-}2\text{-}hexeno} é apenas dissubstituído (mesmo sendo trans). Portanto a estabilização extra por ter um substituinte a mais torna \mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno} mais estável.

Resposta

\mathrm{2\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno}

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