Desenhe a equação química e a formação dos produtos quando 1-etil-ciclohexeno é tratado com
.
Passo 1
O enunciado dá o reagente e o substrato e pede para representar a equação química e explicar como se formam os produtos. Informações fornecidas:
- Substrato:
-etilciclohexeno (ou seja, um ciclohexeno com dupla ligação entre os carbonos e , e um grupo etil ligado ao carbono ). - Reagentes:
em presença de .
O que é pedido: - Desenhar/representar a equação da reação.
- Descrever a formação dos produtos (regioseletividade, estereoquímica e quais isômeros se formam).
Passo 2
Esquema geral do tipo de reação (idee geral antes de entrar nos detalhes).
Quando um alceno reage com em água, ocorre formação de um bromônio intermediário seguido por ataque nucleofílico da água. O produto típico é um bromohidrina: adição anti de
e
across the double bond. Então, espera-se que o produto principal seja um bromohidrina do
-etilciclohexeno, com
e
adicionados aos carbonos
e
.
Quando um alceno reage com
Passo 3
Mecanismo passo a passo — etapa 1: formação do bromônio.
- A dupla ligação
do -etilciclohexeno ataca uma molécula de e forma-se um intermediário bromônio (um ião cíclico em que o bromo está ligado simultaneamente aos dois carbonos do antigo duplo). - Este bromônio é um íon de três membroses, onde o bromo carrega carga parcial positiva e “bloqueia” ambos os carbonos; isso deixa os carbonos com caráter parcialmente positivo e prontos para ataque nucleofílico.
Passo 4
Regioquímica do ataque da água: onde a água ataca o bromônio?
- A água, atuando como nucleófilo, abre o bromônio atacando um dos dois carbonos do anel. Qual deles é preferido?
- Regra prática (explicação didática): no bromônio o carbono que estabiliza melhor a carga positiva (ou seja, o mais substituído) tem caráter mais catiônico parcial; por isso, o nucleófilo (água) tende a atacar o carbono mais substituído do bromônio.
- No nosso substrato, o carbono
do duplo já tem um substituinte etil (ou seja, é mais substituído que o carbono ). Portanto, a água atacará preferencialmente o carbono . - Consequência: a água se liga ao carbono
, e o bromo permanece ligado ao carbono .
Passo 5
Estereoquímica do ataque: por que a adição é anti?
- O bromônio é um anel rígido: o ataque do nucleófilo só pode ocorrer por trás do bromo ligado (abertura do anel), isto é, por ataque anti ao bromo ligado. Isso produz adição anti entre
e . - Resultado estereoquímico:
e ficarão em posições trans relativas (de lados opostos do plano local da ligação) nos carbonos e .
Passo 6
Etapa final do mecanismo: desprotonação.
- Após a água atacar e ligar-se ao carbono
, obtém-se um oxônio (um oxigênio protonado, ). - Outra molécula de água (ou base presente) remove um próton, formando o grupo
neutro. - Assim obtemos a bromohidrina final.
Passo 7
Quais são os produtos e sua estereo/quimioformação (resultado prático)?
- Produto majoritário (regioquimicamente favorecido): o grupo
no carbono (o carbono mais substituído, que tem o etil) e o no carbono . Como a adição é anti, e ficam trans. - Esse produto contém dois centros quirais (carbonos
e ), logo a reação gera uma mistura racêmica de dois enantiômeros (par racêmico) se não houver qualquer elemento de simetria que dê meso — no ciclohexano substituído assimétrico espera-se racemato. - Produto minoritário (possível, mas desfavorecido): ataque da água no carbono
, levando a em e em . Isso é menos favorável por causa da menor estabilização do caráter positivo nesse carbono; portanto é apenas traço ou menor rendimento.
Passo 8
Nome e descrição clara do produto principal (para desenhar na prova).
- Produto principal (descrição): trans-1-etil-1-hidroxi-2-bromociclohexano, obtido como mistura racêmica de enantiômeros.
- Em termos de fórmula funcional: o anel ciclohexano com no carbono
um grupo etil e um grupo hidroxila ( ), e no carbono um bromo ( ); e em relação trans (anti).
Passo 9
Resumo prático que você pode desenhar rápido na prova (ordem lógica para o desenho)
- Desenhe o ciclohexeno com dupla ligação entre
e e um grupo etil em . - Indique a adição de
. - Desenhe o produto com
em e em , com as duas ligações em estereoquímica oposta (uma com wedge, outra com dash) e escreva “racemate”. - Opcional: anote que há um produto menor com regiochemistry invertida.