1. Cada um dos seguintes álcoois foi submetido à desidratação catalisada por ácido e resulta em uma mistura de dois alcenos isoméricos. Identifique os dois alcenos de cada caso e preveja qual será o produto principal com base na regra de Zaitsev.
a)

Passo 1

O enunciado dá a seguinte molécula alcoólica (peguei a fórmula do enunciado):
\text{Álcool: } (CH_3)_2C(OH)CH(CH_3)_2.Á
O que é pedido:
  • identificar os dois alcenos isoméricos que aparecem pela desidratação ácida desse álcool;
  • prever qual será o produto principal segundo a regra de Zaitsev.

Passo 2

Qual o mecanismo que rola na desidratação ácida de um álcool secundário/terciário? Vou explicar passo a passo, sem pular etapas.
  1. Protonação do grupo hidroxila: o par de elétrons do oxigênio do -OH captura um próton do ácido, formando -OH_2^+. Isso transforma o grupo hidroxila, que é um péssimo deixador, num bom deixador (água).
  2. Saída da água: -OH_2^+ sai como molécula neutra \,H_2O, gerando um carbocátion no carbono que antes tinha o -OH.
  3. Desprotonação (eliminação): uma base presente (por exemplo a água) retira um hidrogênio de um carbono beta (adjacente ao carbocátion). O par de elétrons da ligação C–H forma a dupla ligação C=C e completa a eliminação, dando o alceno.
    Esse mecanismo é do tipo E1: primeiro formação do carbocátion (passo lento), depois eliminação (passo rápido). Agora vamos aplicar isso à nossa molécula.

Passo 3

Formação do carbocátion e identificação dos carbonos beta
  • Escrevendo a molécula claramente: o carbono que tem o -OH é ligado a dois grupos metila (CH_3) e a um grupo isopropil (-CH(CH_3)_2). Em notação condensada:
(CH_3)_2C(OH)\!-\!CH(CH_3)_2.
  • Após protonar e perder \,H_2O, fica o carbocátion:
(CH_3)_2C^+ - CH(CH_3)_2.
  • Quais carbonos têm hidrogênios que podem ser perdidos (carbonos \beta)? Há dois tipos:
    1. os dois grupos metila ligados ao centro catiônico: cada um tem hidrogênios que, ao serem removidos, dariam uma dupla entre o carbono central e o carbono metílico (formando um alceno terminal/exocíclico relativo ao centro);
    2. o carbono do grupo isopropil adjacente, isto é o carbono CH de -CH(CH_3)_2: ele tem um hidrogênio (é um carboneto secundário) que pode ser removido para formar a dupla entre o carbono central e esse carbono secundário (formando um alceno interno mais substituído).

Passo 4

Construção dos possíveis alcenos (cada desprotonação gera um isômero)
  • Se a base retirar um hidrogênio de um dos grupos metila ligados ao carbono carregado, forma-se o alceno onde a dupla fica entre o carbono central e esse carbono metílico. A fórmula estrutural desse produto é:
CH_2=C(CH_3)-CH(CH_3)_2.
Esse alceno é conhecido como 3-metil-1-buteno (ou, escrito de outra forma sobre a cadeia escolhida, é o isômero menos substituído entre os dois possíveis).
  • Se a base retirar o hidrogênio do carbono CH do grupo isopropil (-CH(CH_3)_2), forma-se a dupla entre os dois carbonos mais internos. A fórmula estrutural desse produto é:
(CH_3)_2C= C(CH_3)_2.
Esse alceno é o sistema com a dupla entre dois carbonos cada um com dois grupos alquila — isto é, a dupla é tetrasubstituída. O nome comum/IUPAC para essa estrutura é 2,3-dimetil-2-buteno (às vezes referido também como tetrametiletileno).

Passo 5

Comparando estabilidade dos alcenos — aplicando a regra de Zaitsev
  • A regra de Zaitsev diz, em palavras simples: na eliminação, o alceno mais substituído (isto é, aquele cujos carbonos duplamente ligados têm mais grupos alquila ligados a eles) costuma ser o produto principal, porque é energeticamente mais estável (estabilização por efeitos indutivos e hiperconjugação).
  • Contagem rápida:
    • Para (CH_3)_2C=C(CH_3)_2: cada carbono da dupla tem dois grupos metila (totalizando quatro substituintes alquila sobre a dupla) → alceno tetrasubstituído (muito estável).
    • Para CH_2=C(CH_3)-CH(CH_3)_2: a dupla envolve um carbono terminal CH_2 (nenhum substituinte) e um carbono com alguns substituintes → alceno menos substituído (mono- ou di-substituído dependendo da contagem) → menos estável.
  • Conclusão: segundo Zaitsev o produto principal será o alceno mais substituído, isto é (CH_3)_2C= C(CH_3)_2. O outro será formado em menor quantidade.

Passo 6

Observações finais (mecanística e possíveis rearranjos)
  • O carbocátion formado já é terciário (bastante estável), então não há motivo forte para rearranjos (como migração de metila) para obter uma carbocátion mais estável — portanto os produtos escritos acima são os esperados sem rearranjo.
  • O mecanismo E1 favorece formação do alceno mais estável, mas o alceno menos substituído aparece como produto minoritário por retirada de hidrogênio de outros carbonos \beta.

Resposta

(CH_3)_2C=C(CH_3)_2 (produto principal, alceno mais substituído, 2,3-dimetil-2-buteno)
CH_2=C(CH_3)-CH(CH_3)_2 (produto minoritário, 3-metil-1-buteno)

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