6^{\circ} Questão - (Pontuação máxima - 2.0 pontos)
Indique o produto para a reação abaixo. Explique claramente como você chegou ao produto descrito, mostre o mecanismo da reação.

Passo 1

O enunciado (imagem) nos dá uma molécula orgânica ligada a um átomo de cloro e uma base forte/volumosa indicada como KOCEt3 (na figura aparece o íon O^{-}K^{+} ligado a um carbono terciário com três grupos alquila). Em palavras simples, tenho:
  • Substrato: um anel ciclohexano substituído por um grupo terciário que contém o átomo de cloro (o carbono que carrega o Cl está ligado ao anel e a dois grupos metila — ou seja, é um centro terciário ligado ao anel e a duas metilas).
  • Reagente: KO\!CEt_{3}, mostrado como O^{-}K^{+} ligado a um carbono terciário (base forte e volumosa, equivalente ao tert‑óxido de potássio, a base O^{-} é nucleófilo e forte e muito estérico).
O que o enunciado pede:
  • Indicar o produto da reação.
  • Mostrar/explicar claramente como se chega a esse produto e o mecanismo.

Passo 2

Análise reativa e escolha do mecanismo (aula rápida e prática)
  • Quando temos um haleto alquila terciário (o carbono que tem o \mathrm{Cl} é terciário), duas classes principais de reação podem ocorrer: substituição do tipo S_N1 (formação de carbocátion) ou eliminação do tipo E2 (remoção concertada de próton \beta e perda do grupo saínte).
  • A base fornecida é forte e volumosa (é uma base forte e estérica). Bases assim favorecem a eliminação bimolecular E2 em vez de substituição, especialmente em substratos terciários.
  • Mecanismo E2 (conceito): é um processo concertado — a base retira um hidrogênio \beta (adjacente ao carbono que tem o halogênio) ao mesmo tempo em que o grupo saínte ( \mathrm{Cl}) abandona, formando uma ligação \mathrm{C}=\mathrm{C}. Não há formação gratuita e estável de carbocátion no passo lento.
Explicando o que é “ \beta-hidrogênio”: são os hidrogênios ligados ao carbono vizinho (o carbono adjacente ao carbono que carrega o \mathrm{Cl}). Para ocorrer E2, a base precisa poder abstrair um desses hidrogênios.

Passo 3

Requisito geométrico em ciclano (por que a conformação importa)
  • Em sistemas cíclicos (como ciclohexano), a eliminação E2 requer que o hidrogênio \beta a ser atacado e o halogênio que sai estejam em posições anti‑periplanares (em um ciclo de cadeira, isso significa geralmente que ambos devem ser axiais e com orientação anti).
  • Se no estado conformacional inicial o hidrogênio \beta necessário estiver equatorial, muitas vezes o anel pode fazer uma inversão de cadeira (ring flip) para colocar esse hidrogênio em axial e permitir a eliminação. Isso é uma consideração conformacional, mas não muda qualitativamente o tipo de produto aqui: forma‑se a dupla entre o carbono do anel e o carbono que tinha o \mathrm{Cl}.

Passo 4

Desenho do mecanismo passo a passo (mecanismo E2 explicativo)
  • Etapa única concertada (descrição passo a passo):
    1. A base O^{-} aproxima‑se de um hidrogênio \beta do carbono adjacente ao carbono que contém o \mathrm{Cl}.
    2. O par de elétrons da base forma uma ligação com esse hidrogênio, retirando o próton como H^{+} (na prática formando HO-base protonada).
    3. Simultaneamente, os elétrons da ligação C–H (do átomo \beta para o carbono \alpha) se deslocam para formar a nova ligação dupla \mathrm{C}=\mathrm{C}.
    4. Ao mesmo tempo, a ligação C–Cl se rompe e o cloro sai como íon \mathrm{Cl}^{-}.
  • Em setas de mecanismo: seta do par de elétrons da base para o H _\beta; seta da ligação C–H para formar a dupla; seta da ligação C–Cl para o Cl (saindo).
  • Resultado: formação de uma ligação dupla entre o carbono do anel (o carbono β) e o carbono que originalmente carregava o \mathrm{Cl}.

Passo 5

Qual é o produto estrutural? (interpretação concreta)
  • O carbono que tinha o cloro era um carbono terciário substituído por dois grupos metila e ligado ao anel. Após a eliminação, esse carbono fica ligado por uma dupla ligação ao carbono do anel e continua ligado às duas metilas.
  • Esse produto é um alceno exocíclico: a dupla fica entre o carbono do anel e o carbono substituído por duas metilas. Em nomenclatura simples, chama‑se 1‑isopropilideno‑ciclohexano (ou, de forma equivalentes, ciclohexano com uma dupla exocíclica do tipo =C(CH3)2 no carbono 1).
  • Em palavras: formou‑se uma ligação dupla exocíclica cuja parte externa é um carbono com duas metilas (grupo isopropilidênico). É o alceno resultante da eliminação do \mathrm{H}_{\beta} do anel e do \mathrm{Cl} do carbono substituído.

Passo 6

Observações finais didáticas e sobre regio‑/estereosseletividade
  • Regioselectividade (Hofmann vs Zaitsev): bases volumosas tendem a favorecer produtos menos substituídos (Hofmann) em substratos onde existe competição. Aqui, a eliminação que forma a dupla exocíclica é a via plausível e típica, e a base volumosa favorece a abstração do hidrogênio acessível do anel que leva a esse alceno exocíclico.
  • Estereoquímica: em ciclohexanos a eliminação só ocorre quando a geometria anti‑periplanar é possível; se necessário, ocorre inversão de cadeira para colocar o hidrogênio em posição axial, e então a eliminação ocorre.
  • Mecanismo resumido: reação do tipo E2 promovida por base forte e volumosa, resultando no alceno exocíclico 1‑isopropilideno‑ciclohexano.

Resposta

1‑isopropilideno‑ciclohexano

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