Qual o composto de cada par abaixo sofre reação de E2 mais rapidamente?
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{Br} ou \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}=\mathrm{CHBr}

Passo 1

O enunciado pergunta: “Qual o composto de cada par abaixo sofre reação de E2 mais rapidamente?” e apresenta os dois compostos a comparar: \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} e \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}=\mathrm{CHBr}.
Informações relevantes dadas (e óbvias a partir das fórmulas):
  • Ambos têm um átomo de bromo ( \mathrm{Br}) que pode sair como grupo de saída numa eliminação.
  • O primeiro composto, \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}, é um haleto alquila com o carbono ligado ao bromo em hibridação \mathrm{sp^{3}} (um haleto alcóxi/primário).
  • O segundo composto, \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}=\mathrm{CHBr}, tem o bromo ligado a um carbono vínil (hibridação \mathrm{sp^{2}}; é um haleto vinílico).
  • Não foram dadas condições experimentais (tipo/força da base, solvente, temperatura), então devemos comparar a tendência intrínseca de E2 para cada substrato sob condições em que E2 seria possível (base forte presente).

Passo 2

O que é a reação E2 e quais fatores governam sua velocidade (aula rápida, sem pular etapas):
  • E2 é uma eliminação bimolecular concertada: num único passo a base remove um próton \beta enquanto o grupo de saída (aqui \mathrm{Br}) sai, formando a dupla ligação. A equação cinética típica é
\text{velocidade} = k[\text{substrato}][\text{base}].
Dentro dessa definição:
  • “Substrato” é o composto que contém o haleto.
  • A reação exige um próton \beta acessível (num carbono adjacente ao carbono que contém \mathrm{Br}).
  • Geometria: para E2 clássica (em alcanos), o próton \beta e o grupo de saída devem estar preferencialmente em posição anti-periplanar — isto é, alinhados de forma que os orbitais possam reorganizar-se simultaneamente para formar a ligação dupla.
  • Fatores que tornam E2 mais rápida (resumo prático):
    1. Substrato mais substituído (ordem geral de facilidade com bases fortes): \text{terciário}>\text{secundário}>\text{primário}ááá (isso é por estabilidade do estado de transição aliado ao fato de que primários favorecem SN2 quando a base/nucleófilo é pequena).
    2. Grupo de saída bom (aqui \mathrm{Br}^{-} é bom).
    3. Presença de prótons \beta “normais” (em carbonos \mathrm{sp^{3}}) que possam ser removidos formando uma dupla ligação entre carbonos \mathrm{sp^{2}}.
    4. Hibridização do carbono ligado ao haleto: carbonos \mathrm{sp^{3}} (haletos alquila) participam bem de E2; haletos com carbono \mathrm{sp^{2}} ligado ao haleto (vínilicos/aranílicos) comportam-se de maneira muito diferente e raramente reagem por E2 sob condições normais.

Passo 3

Análise detalhada de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} (haleto alquila primário):
  • Estrutura: o carbono que carrega \mathrm{Br} é \mathrm{sp^{3}}. Há carbonos adjacentes (beta) com hidrogênios disponíveis: o carbono central \mathrm{CH}_{2} tem dois H \beta e o grupo metila terminal tem H também (mas a eliminação mais direta usa H do carbono adjacente).
  • Geometria: o substrato pode ajustar conformações para colocar um H \beta anti-periplanar ao \mathrm{C}-\mathrm{Br}, permitindo E2 concertada.
  • Reatividade: sendo primário, em presença de um nucleófilo pequeno SN2 pode competir, mas com uma base forte e, por exemplo, temperatura elevada ou uma base volumosa, E2 ocorre razoavelmente. Em suma: este substrato é compatível com E2 e a barreira não é proibitiva.

Passo 4

Análise detalhada de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}=\mathrm{CHBr} (haleto vinílico): por que E2 é muito lento/inesperado aqui.
  • Hibridização: o carbono ligado ao \mathrm{Br} é \mathrm{sp^{2}} (vínilico). A ligação \mathrm{C}-\mathrm{Br} em um haleto vinílico é mais forte e tem carácter diferente comparado a um haleto em \mathrm{sp^{3}}. Isso aumenta a energia necessária para quebrar essa ligação no passo concertado.
  • Natureza do próton \beta: o hidrogênio adjacente (no carbono vínilico vizinho) também é vínilico ( \mathrm{sp^{2}}). A eliminação que removeria um desses H para formar uma dupla ligação entre os dois carbonos já insaturados levaria à formação de uma ligação tripla (um alcino) entre esses carbonos. Formar uma tripla a partir de um sistema vinílico é energeticamente desfavorável e requer geometria e rearranjos eletrônicos que não são favorecidos num processo E2 simples.
  • Geometria anti-periplanar: em sistemas vínilicos a geometria está fixada pela dupla ligação; é praticamente impossível conseguir a condição anti-periplanar adequada entre um H vinylico e o grupo de saída \mathrm{Br} para um mecanismo E2 tradicional.
  • Resultado prático: haletos vinílicos são notoriamente resistentes a E2 (e também a SN1/SN2) — eles não reagem por essas vias sob condições simples. Reações que transformam haletos vinílicos geralmente requerem condições especiais (p.ex. metal-catalisadas) ou vias diferentes.

Passo 5

Comparação final e conclusão didática:
  • \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} (haleto alquila com \mathrm{C} em \mathrm{sp^{3}}) pode sofrer E2 com uma base forte; a geometria e energias envolvidas são compatíveis.
  • \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}=\mathrm{CHBr} (haleto vinílico, \mathrm{C} em \mathrm{sp^{2}}) praticamente não sofre E2 sob condições normais: ligação \mathrm{C}-\mathrm{Br} mais forte, próton \beta vinylico pouco favorável, e impossibilidade prática de alinhamento anti-periplanar.
    Portanto, o primeiro composto reage por E2 muito mais rapidamente (na verdade, o segundo quase não reage por E2).

Resposta

\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}

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