Dentre os dois isômeros do hexaclorocicloexano apresentados (I e II), qual deve ser mais reativo diante de condições de eliminação bimolecular? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede: indicar qual dos dois isômeros do hexaclorociclohexano (denotados como I e II) é mais reativo em condições de eliminação bimolecular e justificar a escolha.
Informações fornecidas no enunciado: existência de dois isômeros rotulados I e II.
Informação que falta e que é necessária para decidir: as estruturas (a disposição estereoquímica dos seis átomos de cloro em torno do ciclohexano) de I e II — isto é, preciso saber quais cloros estão em posição axial ou equatorial e sua relação relativa entre carbonos adjacentes. Sem essas imagens/estruturas específicas não é possível apontar univocamente se I ou II é mais reativo.
Informações fornecidas no enunciado: existência de dois isômeros rotulados I e II.
Informação que falta e que é necessária para decidir: as estruturas (a disposição estereoquímica dos seis átomos de cloro em torno do ciclohexano) de I e II — isto é, preciso saber quais cloros estão em posição axial ou equatorial e sua relação relativa entre carbonos adjacentes. Sem essas imagens/estruturas específicas não é possível apontar univocamente se I ou II é mais reativo.
Passo 2
Entendendo o que a prova realmente pede (a teoria que você precisa entender). Explicando o mecanismo
e a exigência geométrica passo a passo, do jeito que cai na prova:
- O
é uma eliminação bimolecular concertada: o grupo que sai (aqui, ) e o hidrogênio são removidos simultaneamente, formando a dupla ligação. - Para que a sobreposição orbital seja favorável no estado de transição do
, o hidrogênio e o grupo que sai devem estar em posição antiperiplanar (isto é, com os seus orbitais alinhados opostamente ao longo da ligação ). Em termos simples: precisa haver um H e um LG sentados de forma “oposta” para o eletrofilo-base atacá-los ao mesmo tempo. - Conclusão prática: se não há um H
antiperiplanar ao grupo saindo, a via é muito desfavorecida ou exige conversões conformacionais de alta energia.
Passo 3
Como isso se aplica a um anel ciclopentano/ciclohexano (a parte concreta que você tem que saber): posição axial vs equatorial no ciclohexano.
- No ciclohexano em conformação cadeira, cada substituinte pode estar em posição axial (perpendicular ao anel, alternando para cima/baixo) ou equatorial (aproximadamente no plano lateral).
- Para que um par
/ em carbonos adjacentes seja antiperiplanar, ambos devem estar em posições axiais e em orientação trans-diaxial (um axial para cima e o outro axial para baixo ao longo da ligação C–C). Em outras palavras: antiperiplanar = trans-diaxial em cadeias em conformação cadeira. - Se o
estiver equatorial, o H adjacente axial NÃO estará antiperiplanar ao cloro — portanto, não serve diretamente para .
Passo 4
Como inspecionar um isômero para prever reatividade
— receitas práticas que você usa rapidinho na prova:
- Pegue cada átomo de carbono que tem
. Para cada um, olhe os carbonos adjacentes ( ). - Pergunte: existe em algum desses carbonos adjacentes um hidrogênio axial que esteja trans em relação ao
(ou seja, formam um par trans-diaxial)? Se sim, esse par é um candidato a sofrer . - Conte quantos pares antiperiplanares disponíveis existem. Quanto mais pares, mais caminhos fáceis para eliminação e, em geral, maior a reatividade global do isômero em condições
. - Se todos os
estiverem em posição equatorial (nenhum axial), praticamente NÃO há pares antiperiplanares diretos e o será muito lento (ou exigirá uma troca conformacional que custa energia). - Considere também a possibilidade de ring flip: o flip troca axial ↔ equatorial, então um
equatorial pode virar axial após flip; porém, esse flip tem custo de energia (e se for necessário para muitas posições simultâneas, a barreira pode ser alta), o que diminui a taxa efetiva de eliminação em comparação a um isômero que já tem a geometria favorável sem flip.
Passo 5
Alguns exemplos ilustrativos (hipotéticos) para fixar a ideia — faça mentalmente na hora da prova:
- Exemplo 1 (hipotético): isômero
com vários em posições axiais e, em particular, em e dispostos trans-diaxial. Isso fornece um par H–Cl antiperiplanar imediato → reação rápida nesse local. - Exemplo 2 (hipotético): isômero
com todos os em posições equatoriais. Não há pares trans-diaxiais disponíveis sem ring flip → muito menos reatividade .
Moral: o isômero que já tem substituintes leaving-group e hidrogênio adjacente em conformação trans-diaxial (ou seja, Cl axial com H axial adjacente) será mais reativo.
Passo 6
Aplicando tudo ao seu caso: por que não posso apontar I ou II diretamente?
- O enunciado menciona dois isômeros
e mas não incluiu as estruturas/figuras; sem saber onde estão os axiais ou equatoriais em cada isômero não dá para decidir qual tem mais pares antiperiplanares. - Regra prática final que você pode usar na prova ao olhar os desenhos: escolha o isômero que mostra mais pares trans-diaxiais
– (ou que já tem axial com H axial adjacente) — esse será o mais reativo em . Se ambos tiverem números iguais de pares, compare a facilidade conformacional (quantos flips seriam necessários) e escolha o que exige menor reorganização.
Passo 7
Recap rápido, incentivo e dica de prova:
- Resuma mentalmente:
precisa de antiperiplanar → em ciclohexano isso equivale a trans-diaxial → procuro axial com H axial adjacente. - Se na prova você tiver desenhos de
e , marque rapidamente os axiais/equatoriais, identifique pares trans-diaxiais e conte-os — a escolha fica imediata. Você consegue — respira fundo e aplica essa rotina.
Resposta
Não é possível determinar qual dos isômeros
ou
é mais reativo sem as estruturas; em geral, o isômero que apresenta cloro em posição axial de modo a formar pares trans-diaxiais (ou seja, arranjos antiperiplanares) com hidrogênios adjacentes será o mais reativo em
.