Descrever os passos da equação da reação E1 do 2-iodoexano com uma base formando 2-hexeno
a) Escrever a equação
b) Qual dos passos determina a velocidade da
reação.
c) Que outro alceno pode ser forma. d) Qual o passo que determina os produtos. e) Você esperaria que o produto 2-hexeno fosse cis ou trans .
a) Escrever a equação
b) Qual dos passos determina a velocidade da
reação.
c) Que outro alceno pode ser forma. d) Qual o passo que determina os produtos. e) Você esperaria que o produto 2-hexeno fosse cis ou trans .
Passo 1
O enunciado pede várias coisas sobre a eliminação unimolecular (E1) do 2-iodoexano que forma 2-hexeno. As perguntas são:
a) Escrever a equação da reação (reagente + base → produto(s)).
b) Dizer qual dos passos do mecanismo determina a velocidade da reação.
c) Dizer que outro alceno pode ser formado (além do 2-hexeno).
d) Dizer qual passo do mecanismo determina quais produtos aparecem (distribuição de produtos).
e) Dizer se o produto 2-hexeno esperado é cis ou trans (qual isómero predomina).
a) Escrever a equação da reação (reagente + base → produto(s)).
b) Dizer qual dos passos do mecanismo determina a velocidade da reação.
c) Dizer que outro alceno pode ser formado (além do 2-hexeno).
d) Dizer qual passo do mecanismo determina quais produtos aparecem (distribuição de produtos).
e) Dizer se o produto 2-hexeno esperado é cis ou trans (qual isómero predomina).
Informações implícitas que vamos usar (não pedirei nada extra): o reagente é o
(grupo saída
é bom), a reação segue mecanismo E1 (logo há formação de carbocátion), há uma base presente que remove um próton depois da formação do carbocátion.
Passo 2
a) Escrever a equação global (forma simples, mostrando íon iodeto e captura de próton pela base). Vou representar a base genérica como
.
Comentários rápidos: à esquerda está o
e a base; à direita mostramos o
(produto principal), a base protonada
e o iodeto
.
Passo 3
Descrevendo o passo 1 do mecanismo (formação do carbocátion) de forma didática e passo a passo:
- No E1 o primeiro passo é a ionização do substrato: o grupo saída (
) abandona o carbono ligado, formando um carbocátion. Escrevo a etapa:
- O que é um carbocátion? É um carbono com apenas seis elétrons na camada de valência (carga positiva) e hibridado
, portanto planar. Isso importa porque é acessível por desprotonação de qualquer lado (não há exigência geométrica rígida como no E2). - Por que o iodeto sai com facilidade?
é um excelente grupo de saída: é grande, polarizável e estabiliza bem a carga negativa, então a ionização é facilitada.
Passo 4
b) Qual passo determina a velocidade? Explicação didática da cinética:
- Em E1 a etapa lenta e determinante da velocidade é a ionização (saída do
e formação do carbocátion). Essa é a etapa unimolecular lenta. A consequência prática é que a velocidade depende só da concentração do substrato (não da base). - Em termos de lei de velocidade:
ou seja, a velocidade é proporcional à concentração do
e praticamente independente da concentração da base fraca.
Passo 5
Descrevendo o passo 2 do mecanismo (desprotonação que gera o alceno) e porque ele determina os produtos:
- Depois de formado o carbocátion, a base
remove um protão de um carbono adjacente ao carbocátion. A etapa simplificada:
- Quais hidrogênios
existem? O carbocátion em tem hidrogênios em (que ao serem removidos dão o alceno ) e hidrogênios em (que ao serem removidos dão o alceno ). Portanto, a base pode escolher qual hidrogênio remover. - A regra prática (Zaitsev): tende a formar-se o alceno mais substituído (mais estável). Entre
e o é mais substituído e, portanto, favorecido termodinamicamente. Assim, a desprotonação no carbono (formando a dupla ligação entre e ) será a principal via.
Passo 6
c) Que outro alceno pode ser formado — explicação detalhada:
- O produto alternativo óbvio sem rearranjo é o
, formado se a base remover um H do carbono :
- Existem possibilidades adicionais por rearranjo do carbocátion (ex.: deslocamento de hidreto) que poderiam gerar outros carbocátions e, por consequência, outros alcenos (por exemplo alguma formação de
via rearranjo), mas para este substrato linear simples um rearranjo que aumente muito a estabilidade é improvável — o carbocátion em já é secundário e deslocamentos típicos não criam um carbocátion terciário óbvio sem um custo energético. Portanto, os produtos críveis são principalmente (maioritário) e (menor quantidade); só apareceria em traços se houver rearranjo.
Passo 7
d) Qual passo determina os produtos (distribuição)? Explanação:
- A distribuição de produtos é controlada principalmente pela segunda etapa (desprotonação do carbocátion) porque é essa etapa que escolhe qual hidrogênio
é removido e portanto qual dupla ligação se forma. - Porém, existe um ponto importante: se houver rearranjos do carbocátion antes da desprotonação, esses rearranjos também afetam os produtos. Então, de forma resumida: a ionização cria o carbocátion (define o ponto de partida), mas a etapa que realmente “decide” o produto final é a desprotonação (junto com qualquer rearranjo prévio). Em provas: responda que a etapa de formação do produto é a desprotonação do carbocátion (passo lento? não — mas é a que forma o produto).
Passo 8
e) Expectativa cis ou trans para o
— explicação química e prática:
- O carbocátion é planar (
), logo há liberdade de formação da dupla ligação de ambos os lados; portanto tanto o isômero cis ( ) quanto o trans ( ) podem ser formados. - Termodinâmica e estabilidade: o isômero trans (
) é mais estável que o cis ( ) porque reduz repulsões estéricas entre grupos volumosos em cada lado da dupla ligação. Assim, em condições que favorecem o equilíbrio térmico (temperatura moderada/alta, reação sob controle termodinâmico), o isômero trans predominará. - Conclusão prática: espera-se que o
(trans-2-hexeno) seja o produto predominante, com traços de .
Passo 9
Dicas rápidas para a prova (como aplicar isto em exercícios similares):
- Identifique o tipo de mecanismo (E1 aqui): bom grupo de saída + substrato que pode formar carbocátion.
- Escreva ionização (etapa lenta) → carbocátion. Explique por que é lenta e como isso afeta a lei de velocidade (
). - Liste os hidrogênios
possíveis e aplique a regra de Zaitsev para ver qual alceno é preferido. - Pense em rearranjos: só inclua se o rearranjo leva a um carbocátion muito mais estável.
- Para estereoquímica: carbocátion planar → mistura E/Z, mas E tende a predominar por estabilidade.
Resposta
a)
b) A etapa que determina a velocidade é a ionização (saída do
e formação do carbocátion); lei de velocidade
.
c) Outro alceno possível:
(e, em traços se ocorrer rearranjo, possivelmente outros isômeros).
d) O passo que determina os produtos é a desprotonação do carbocátion pela base (junto com quaisquer rearranjos do carbocátion que ocorram antes da desprotonação).
e) Espera-se que o
predominante seja o isômero trans, ou seja
.