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 .

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).
Informações implícitas que vamos usar (não pedirei nada extra): o reagente é o \text{2-iodoexano} (grupo saída \text{I}^- 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 \text{B:}.
\text{CH}_3\text{CH(I)CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{B:} \longrightarrow \text{CH}_3\text{CH=CHCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{HB} + \text{I}^-
Comentários rápidos: à esquerda está o \text{2-iodoexano} e a base; à direita mostramos o \text{2-hexeno} (produto principal), a base protonada \text{HB} e o iodeto \text{I}^-.

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 ( \text{I}^-) abandona o carbono ligado, formando um carbocátion. Escrevo a etapa:
\text{CH}_3\text{CH(I)CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \longrightarrow \text{CH}_3\overset{+}{\text{C}}\text{HCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{I}^-
  • O que é um carbocátion? É um carbono com apenas seis elétrons na camada de valência (carga positiva) e hibridado \text{sp}^2, 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? \text{I}^- 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 \text{I}^- 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:
\text{velocidade} = k[\text{substrato}]
ou seja, a velocidade é proporcional à concentração do \text{2-iodoexano} 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 \text{B:} remove um protão \beta de um carbono adjacente ao carbocátion. A etapa simplificada:
\text{CH}_3\overset{+}{\text{C}}\text{HCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{B:} \longrightarrow \text{CH}_3\text{CH=CHCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{HB}
  • Quais hidrogênios \beta existem? O carbocátion em C_2 tem hidrogênios em C_1 (que ao serem removidos dão o alceno \text{1-hexeno}) e hidrogênios em C_3 (que ao serem removidos dão o alceno \text{2-hexeno}). Portanto, a base pode escolher qual hidrogênio \beta remover.
  • A regra prática (Zaitsev): tende a formar-se o alceno mais substituído (mais estável). Entre \text{1-hexeno} e \text{2-hexeno} o \text{2-hexeno} é mais substituído e, portanto, favorecido termodinamicamente. Assim, a desprotonação no carbono C_3 (formando a dupla ligação entre C_2 e C_3) será a principal via.

Passo 6

c) Que outro alceno pode ser formado — explicação detalhada:
  • O produto alternativo óbvio sem rearranjo é o \text{1-hexeno}, formado se a base remover um H do carbono C_1:
\text{desprotonação em }C_1 \longrightarrow \text{CH}_2=\text{CHCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \;(\text{1-hexeno})çã
  • 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 \text{3-hexeno} via rearranjo), mas para este substrato linear simples um rearranjo que aumente muito a estabilidade é improvável — o carbocátion em C_2 já é secundário e deslocamentos típicos não criam um carbocátion terciário óbvio sem um custo energético. Portanto, os produtos críveis são principalmente \text{2-hexeno} (maioritário) e \text{1-hexeno} (menor quantidade); \text{3-hexeno} 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 \beta 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 \text{2-hexeno} — explicação química e prática:
  • O carbocátion é planar ( \text{sp}^2), logo há liberdade de formação da dupla ligação de ambos os lados; portanto tanto o isômero cis ( \text{Z}) quanto o trans ( \text{E}) podem ser formados.
  • Termodinâmica e estabilidade: o isômero trans ( \text{E}) é mais estável que o cis ( \text{Z}) 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 \text{(E)-2-hexeno} (trans-2-hexeno) seja o produto predominante, com traços de \text{(Z)-2-hexeno}.

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 ( \text{vel} = k[\text{substrato}]).
  • Liste os hidrogênios \beta 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) \text{CH}_3\text{CH(I)CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{B:} \longrightarrow \text{CH}_3\text{CH=CHCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 + \text{HB} + \text{I}^-
b) A etapa que determina a velocidade é a ionização (saída do \text{I}^- e formação do carbocátion); lei de velocidade \text{velocidade}=k[\text{substrato}].
c) Outro alceno possível: \text{1-hexeno} (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 \text{2-hexeno} predominante seja o isômero trans, ou seja \text{(E)-2-hexeno}.

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