Complete o esquema de síntese do 1-butanol a partir do éster butanoato de etila:
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{COOCH}_{2} \mathrm{CH}_{3} \xrightarrow{(a)}{ }^{(b)}+\text{(c)}
Questão:
(a) Indique o reagente redutor necessário para reduzir completamente o éster.
(b) Indique o álcool principal formado.
(c) Indique o subproduto alcoólico secundário.

Passo 1

O enunciado dá o éster \mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}COOCH_{2}CH_{3}} (butanoato de etila) e pede três coisas:
  • (a) o reagente redutor que reduz completamente o éster;
  • (b) o álcool principal formado;
  • (c) o subproduto alcoólico (o outro álcool formado).
    Anotei também que “reduzir completamente” significa levar o grupo éster até álcoois (não parar em aldeído).

Passo 2

Por que nem todo redutor serve?
  • O redutor comum \mathrm{NaBH_{4}} normalmente NÃO reduz ésteres (ele reduz aldeídos e cetonas com facilidade, mas é ineficiente com ésteres).
  • O redutor seletivo \mathrm{DIBAL\!-\!H} pode reduzir um éster até aldeído se usado em baixa temperatura e quantidade controlada, mas NÃO reduz “completamente” até álcool a menos que seja usado em excesso e condições diferentes.
  • O redutor clássico que reduz um éster completamente até álcoois é \mathrm{LiAlH_{4}} (hidreto de lítio e alumínio). Por isso a escolha: \mathrm{LiAlH_{4}} em solvente anidro (por exemplo éter dietílico ou THF) seguido de hidrólise (adição controlada de \mathrm{H_{2}O} ou \mathrm{H_{3}O^{+}} no trabalho) fornece os álcoois.

Passo 3

Vou explicar mecanisticamente, passo a passo e de forma simples, o que acontece quando o éster encontra \mathrm{LiAlH_{4}}:
  1. Uma unidade de hidrureto \mathrm{H^{-}} ataca o carbono carbonílico do éster, formando um intermediário tetraédrico (um alcóxido ligado ao grupo \mathrm{OR'}).
  2. Esse intermediário pode se recombinar, expulsando o grupo alcóxido \mathrm{R'O^{-}} e gerando um aldeído (isto é, o éster é convertido em aldeído + alcóxido).
  3. O aldeído formado é muito reativo e é imediatamente reduzido por mais hidrureto ( \mathrm{H^{-}}) do \mathrm{LiAlH_{4}}, formando o alcóxido correspondente ao álcool primário.
  4. Na etapa de trabalho (hidrólise com água/ácido), os alcóxidos são protonados e viram álcoois. O alcóxido expulso originalmente vira o álcool correspondente após protonação.
Isso significa, em palavras simples: o fragmento acila \mathrm{R-CO-} vira o álcool primário \mathrm{R-CH_{2}OH} e o fragmento alcoxi \mathrm{-OR'} vira o álcool \mathrm{R'OH}.

Passo 4

Aplicando ao nosso éster \mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}COOCH_{2}CH_{3}}:
  • O fragmento acila \mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}CO-} (butanoyl) será reduzido até o álcool primário correspondente com adição de um hidrogênio ao carbono carbonílico, dando \mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}OH} — que é o 1-butanol. Esse é o álcool “principal” que o enunciado quer (o que provém da parte acila do éster).

Passo 5

  • O grupo alcoxi \mathrm{-OCH_{2}CH_{3}} (etóxi) que sai como alcóxido será protonado no trabalho dando \mathrm{CH_{3}CH_{2}OH}, que é o etanol. Esse é o subproduto alcoólico (o outro álcool formado).

Passo 6

A equação global (mostrando a transformação em termos de fórmulas e equivalentes de hidreto) pode ser escrita de modo simples assim:
\mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}COOCH_{2}CH_{3}} + 4\,[\mathrm{H}] \xrightarrow{\mathrm{LiAlH_{4}}} \mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}OH} + \mathrm{CH_{3}CH_{2}OH}
Observações práticas importantes para a prova e para o laboratório:
  • Use \mathrm{LiAlH_{4}} em meio anidro (ex.: \mathrm{Et_{2}O} ou \mathrm{THF}); após a reação, faça hidrólise CONTROLADA (adição lenta de água ou solução ácida diluída) para protonar os alcóxidos.
  • Tenha cuidado: \mathrm{LiAlH_{4}} reage violentamente com água; a adição de água deve ser feita lentamente e com resfriamento.

Passo 7

Resumo pedagógico curtinho para gravar: “Éster + \mathrm{LiAlH_{4}} → álcool do fragmento acila (principal) + álcool do fragmento alcoxi (subproduto)”. Você consegue lembrar assim na prova: se pedir redução completa de éster, escreva \mathrm{LiAlH_{4}}, mostre os dois álcoois e indique o trabalho (hidrólise).

Resposta

(a) \mathrm{LiAlH_{4}} (em meio anidro, seguido de hidrólise com \mathrm{H_{2}O}/\mathrm{H_{3}O^{+}})
(b) \mathrm{CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}OH} (1-butanol)
(c) \mathrm{CH_{3}CH_{2}OH} (etanol)

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