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

Passo 1

O enunciado pergunta: qual dos dois compostos sofre reação de eliminação E2 mais rapidamente?
Os compostos dados são:
\mathrm{(CH_{3})_{2}CHCHClCH_{3}} e \mathrm{(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}Cl}.
Informações relevantes do enunciado (tudo o que temos):
  • Ambos têm um átomo de cloro ( \mathrm{Cl}) que pode sair como grupo de saída numa reação de eliminação E2.
  • Não foi informado qual base está presente, então assumiremos a situação genérica de uma base forte (condição típica para E2).
  • Temos que comparar as estruturas e determinar qual delas favorece mais a via E2 (ou seja, qual dará taxa maior de eliminação).

Passo 2

O que é E2 e o que determina a velocidade (explicação didática):
  • E2 é uma reação de eliminação bimolecular, concertada: em um único passo a base tira um hidrogênio \beta e simultaneamente o grupo de saída ( \mathrm{Cl}) sai, formando uma dupla ligação.
  • A lei de velocidade típica pode ser escrita como \mathrm{rate} = k[\text{substrato}][\text{base}]. Aqui \mathrm{rate} é a velocidade, k é a constante de velocidade, [\text{substrato}] é a concentração do haleto e [\text{base}] a concentração da base.
  • Fatores que influenciam a taxa de E2 (vou explicar cada um):
    1. Grau do carbono ligado ao halogênio: em geral, para E2 com base forte a reatividade segue aproximadamente \text{terciário}>\text{secundário}>\text{primário}ááá. Isso acontece porque transição para um alceno mais substituído é energeticamente mais favorável (alquenos mais substituídos são mais estáveis), e a topologia do substrato favorece a remoção de H \beta.
    2. Estabilidade do alceno formado (regra de Zaitsev): alkenos mais substituídos são mais estáveis; formar um alceno mais estável diminui a energia de ativação e acelera E2.
    3. Acessibilidade dos hidrogênios \beta e requisito geométrico (antiperiplanar): para E2 concertado, o H \beta e o grupo de saída idealmente devem estar em orientação antiperiplanar; se essa conformação não é acessível facilmente, a eliminação pode ser mais lenta.
    4. Estericidade/impedimento: se a base for muito volumosa, reações de substituição (SN2) diminuem e E2 pode favorecer; mas aqui comparamos substratos, então impedimento no sítio reativo pode alterar a facilidade do ataque da base ao H \beta.
  • Conclusão prática: para base forte e substratos do tipo haleto de alquila simples, um carbono que seja secundário costuma eliminar mais rápido que um primário porque leva a um alceno mais substituído (mais estável) e porque a reação E2 é termodinamicamente e cineticamente favorecida.

Passo 3

Análise detalhada do composto A: \mathrm{(CH_{3})_{2}CHCHClCH_{3}}
  • Vamos nomear para ficar claro: chamo de A = \mathrm{(CH_{3})_{2}CH-CHCl-CH_{3}}.
  • Qual o tipo do carbono ligado ao \mathrm{Cl}? Esse carbono é ligado a dois carbonos (um é o carbono secundário do grupo isopropil e o outro é um grupo metila), portanto é um carbono secundário — ou seja, é um haleto secundário.
  • Quais hidrogênios \beta existem? Os carbonos adjacentes (à esquerda o carbono do grupo isopropil que é \mathrm{CH} com 1 H; à direita o grupo metila \mathrm{CH_{3}} com 3 H) têm hidrogênios disponíveis para serem removidos pela base. Assim existem rotas para formar dois alcenos possíveis.
  • Qual o alceno mais estável que pode ser formado (Zaitsev)? Se a base remove o H do carbono isopropílico (à esquerda), forma-se uma dupla ligação entre esses dois carbonos gerando um alceno internamente substituído. Esse alceno será altamente substituído (na verdade tende a ser um alceno tri-substituído), que é relativamente estável. Se a base remove H da direita (metila), formaria um alceno menos substituído (mais terminal) e menos estável. Portanto a eliminação preferencial produzirá o alceno mais substituído (Zaitsev), que é energeticamente favorável.
  • Conclusão sobre A: é um haleto secundário com hidrogênios \beta que podem levar à formação de um alceno internamente substituído e estável — isso tende a tornar a E2 rápida.

Passo 4

Análise detalhada do composto B: \mathrm{(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}Cl}
  • Nomeio B = \mathrm{(CH_{3})_{2}CH-CH_{2}-CH_{2}Cl}.
  • O carbono ligado ao \mathrm{Cl} aqui é terminal (é um \mathrm{CH_{2}Cl}), logo é um haleto primário.
  • Quais hidrogênios \beta existem? O único carbono adjacente com hidrogênios é o \mathrm{CH_{2}} ao lado, que tem 2 H disponíveis; eliminando um H aí forma-se uma dupla ligação terminal entre esse \mathrm{CH_{2}} e o carbono que tinha o \mathrm{Cl}. Esse alceno resultante será um alceno terminal pouco substituído (monosubstituído ou, no máximo, menos substituído que o formado por A).
  • Para um haleto primário, em presença de uma base pequena e forte a reação competitiva típica é SN2; E2 em primários só é favorecida com bases muito volumosas ou condições específicas, e mesmo assim o alceno formado é menos estável.
  • Conclusão sobre B: sendo primário, B é menos propenso a sofrer E2 rapidamente nas condições típicas — a formação de um alceno menos substituído e a menor estabilidade do estado de transição torna a taxa menor comparada a um haleto secundário.

Passo 5

Comparação direta e conclusão com justificativas passo a passo (didático e com empatia):
  • Recapitulando em palavras simples: A é um haleto secundário que pode formar um alceno internalmente substituído (mais estável); B é um haleto primário que só gera um alceno terminal pouco substituído. Reações E2 favorecem formação de alcenos mais substituídos (Zaitsev) e costumam ser mais rápidas em haletos secundários (e ainda mais em terciários) do que em primários, quando a base é forte.
  • Geometria antiperiplanar: ambos têm hidrogênios \beta acessíveis, então o requisito geométrico não impede A; além disso, a conformação necessária para A normalmente é facilmente alcançável, permitindo E2 eficiente.
  • Estericidade: A tem mais substituintes na vizinhança (é mais “fora”/volumoso), mas isso não desfavorece E2 aqui — na verdade para E2 uma certa promoção pelo maior caráter de eliminação do que substituição ocorre; B, por ser primário, tende a preferir substituição se a base/nucleófilo for pequena, o que torna a via E2 menos observada/rápida.
  • Portanto, considerando tudo isso, o composto que sofrerá E2 mais rapidamente é o haleto secundário: \mathrm{(CH_{3})_{2}CHCHClCH_{3}}.

Resposta

\mathrm{(CH_{3})_{2}CHCHClCH_{3}}

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