Qual o composto de cada par abaixo sofre reação de E2 mais rapidamente?
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2} \mathrm{CHCHBrCH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{3} ou \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2} \mathrm{CBrCH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{3}

Passo 1

O enunciado pergunta qual dos dois compostos reage mais rapidamente por eliminação do tipo E2:
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CHCHBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3} ou \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3}.
Informações relevantes fornecidas:
  • Temos dois brometos orgânicos acíclicos (cadeia aberta).
  • Não foi especificada a base, então devemos considerar o comportamento típico com uma base forte (condição usual para E2).
  • Precisamos comparar a velocidade da reação E2 para esses dois substratos sob condições comparáveis.

Passo 2

Classificar cada carbono que carrega o bromo (grau de substituição):
  • No composto \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CHCHBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3} o carbono com o bromo está ligado a dois outros carbonos: ao grupo \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CH}- (um carbono secundário) e ao grupo -\mathrm{CH}_{2}-. Logo esse carbono é um carbono 2^\circ (secundário).
  • No composto \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3} o carbono com o bromo está ligado a três outros carbonos: a dois \mathrm{CH}_{3} e a um \mathrm{CH}_{2} (a cadeia para a direita). Logo esse carbono é 3^\circ (terciário).

Passo 3

Relembre a reação E2 de forma didática:
  • Mecanismo E2: é uma reação concertada (uma etapa) onde uma base forte remove um hidrogênio \beta (num carbono adjacente ao carbono com o grupo saída), os elétrons da ligação C–H formam a dupla ligação C=C e o grupo saída (aqui \mathrm{Br}^-) sai simultaneamente.
  • Consequências práticas:
    • A velocidade da E2 depende da concentração da base e do substrato (mecanismo bimolecular): velocidade ∝ [substrato] [base].
    • Fatores que aumentam a velocidade da E2: substratos mais substituídos que dão alcenos mais estáveis (regra de Zaitsev), maior número de hidrogênios \beta disponíveis, e estericamente mais impedidos para SN2 (pois E2 não exige ataque frontal como SN2).
    • A exigência geométrica: para uma E2 ideal (em moléculas acíclicas) o hidrogênio \beta e o grupo saída devem, em geral, estar aproximadamente antiperiplanares; porém em cadeias flexíveis quase sempre existe uma conformação que permite isso.

Passo 4

Explique os aspectos de estabilidade do alceno (produto) e “estatística” de hidrogênios \beta:
  • Produtos mais substituídos (maior número de grupos alquila ligados aos carbonos da dupla) são mais estáveis por hiperconjugação e efeito indutivo. Reações que formam alcenos mais estáveis costumam ter barreiras menores e, portanto, ocorrer mais rápido sob E2.
  • O número de hidrogênios \beta disponíveis também importa: mais hidrogênios \beta significam mais possibilidades para a base tirar um protão que leva ao produto desejado — isso aumenta a probabilidade por tentativa descontínua (um efeito estatístico).
  • Estericidade: mais substituição no carbono \alpha (que carrega Br) dificulta SN2 mas não impede E2; de fato substratos terciários favorecem E2 sobre SN2.

Passo 5

Aplicando aos dois compostos — contagem de hidrogênios \beta e tipos de alcenos possíveis:
  • Para \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CHCHBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3} (bromo num carbono 2^\circ):
    • Carbono à esquerda (o \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CH}-) é um carbono metina ( \mathrm{CH}) com 1 hidrogênio \beta.
    • Carbono à direita imediato é um \mathrm{CH}_{2} com 2 hidrogênios \beta.
    • Total de hidrogênios \beta = 1 + 2 = 3.
    • Os alcenos possíveis resultantes serão, em geral, menos substituídos que no caso terciário (um alceno desubstituído/di-substituído dependendo de qual H é removido).
  • Para \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3} (bromo num carbono 3^\circ):
    • Existem dois grupos \mathrm{CH}_{3} (cada um com 3 H) adjacentes e um \mathrm{CH}_{2} à direita (com 2 H).
    • Total de hidrogênios \beta = 3 + 3 + 2 = 8.
    • Entre as eliminações possíveis, existe a remoção do H do \mathrm{CH}_{2} à direita que gera um alceno mais substituído (tendendo a ser um alceno tri-substituído), muito estável (Zaitsev).
    • Estatisticamente e termodinâmicamente, há mais caminhos favoráveis para formar um alceno mais substituído aqui.

Passo 6

Conectando fatores e concluindo:
  • O substrato terciário \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3} favorece E2 por várias razões simultâneas:
    • Produtor provável de um alceno mais substituído (mais estável) — tendência Zaitsev.
    • Maior número de hidrogênios \beta (efeito estatístico) aumenta a velocidade efetiva de deprotonação.
    • Stericidade que inibe SN2 não atrapalha E2; muitas vezes favorece E2 como via dominante.
    • Em cadeia aberta existe flexibilidade conformacional suficiente para alcançar a geometria antiperiplanar, então o requisito geométrico não impede a E2.
  • O substrato secundário tem menos hidrogênios \beta e tende a dar alcenos menos substituídos, logo, sob condições típicas (base forte), reage mais lentamente por E2 que o terciário.

Passo 7

Resumo intuitivo e final de encorajamento:
  • Pense assim: quanto mais substituído é o carbono que perde o haleto, mais “fácil” é formar o alceno estável e maior a chance da base encontrar um H \beta que conduza ao produto favorável. Além disso, Estericidade atrapalha SN2 mas não a E2 — então o terciário costuma eliminar mais rápido.
  • Você está indo bem em reconhecer padrões assim; com prática essas comparações ficam bem rápidas na prova.

Resposta

\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{2}\mathrm{CBrCH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{3}

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