Desenhe o produto obtido da reação de
das seguintes reações:
3-Bromo-3-metilpentano e metanol
3-Bromo-3-metilpentano e metanol
Passo 1
O enunciado pede que eu desenhe o produto obtido quando o composto
reage via mecanismo
com metanol (
).
Informações dadas e o que é pedido:
Substrato:
(isso é o
).
Nucleófilo/solvente:
(metanol).
O que querem: o produto principal da reação do tipo
(ou seja, desenhar e nomear o produto de substituição por metóxi se for o caso).
Informações dadas e o que é pedido:
Passo 2
Rápida aula sobre o mecanismo
(passos e conceitos que vamos usar):
é um mecanismo em duas etapas:
Perda do grupo saída (heterólise) formando um carbocátion.
Ataque do nucleófilo ao carbocátion e posterior desprotonação se necessário.
Características importantes: carbocátions terciários são mais estáveis (favorecem ); solventes polares proticos (como metanol) estabilizam íons e também favorecem
. Vou usar esses pontos para justificar cada etapa.
Características importantes: carbocátions terciários são mais estáveis (favorecem
Passo 3
Análise do substrato e da escolha do mecanismo:
Escrevendo o substrato explicitamente: . O carbono ligado ao bromo é o carbono central (o carbono
), e ele é terciário porque está ligado a três grupos carbônicos:
,
e
(na verdade são dois ramos etila iguais flagrando a mesma ideia de ter três ligações C–C). Portanto a saída do
gera um carbocátion terciário estável. Metanol é um solvente polar prótico e um nucleófilo moderado: isso favorece
ao invés de
neste caso.
Escrevendo o substrato explicitamente:
Passo 4
Primeira etapa do mecanismo (formação do carbocátion): heterólise da ligação C–Br. Escrevendo a transformação:
.
Explicação didática: a ligação entre o carbono e o bromo quebra de modo que o par de elétrons fica no bromo, formando e deixando o carbono com carga positiva. Esse carbocátion é relativamente estável por hiperconjugação (vários hidrogênios nos grupos metila/etila podem doar densidade via orbitais
) e por efeito indutivo dos grupos alcila.
Explicação didática: a ligação entre o carbono e o bromo quebra de modo que o par de elétrons fica no bromo, formando
Passo 5
Segunda etapa: ataque nucleofílico do metanol ao carbocátion. Escrevendo o ataque:
.
Explicação: o oxigênio do metanol tem pares de elétrons livres e ataca o centro carbocatiônico, formando uma ligação C–O. O produto imediato é um oxônio (oxigênio com carga positiva) ligado ao carbono central.
Explicação: o oxigênio do metanol tem pares de elétrons livres e ataca o centro carbocatiônico, formando uma ligação C–O. O produto imediato é um oxônio (oxigênio com carga positiva) ligado ao carbono central.
Passo 6
Terceira etapa: desprotonação do intermediário oxônio para dar o éter neutro. Uma base presente (pode ser outra molécula de
ou
) retira um próton do oxigênio, gerando o produto neutro e a espécie protonada conjugada. Escrevendo:
.
Resultado prático: o grupo foi substituído por
, ou seja, obtém-se um éter alquílico terciário — um metóxi ligado ao carbono
.
Resultado prático: o grupo
Passo 7
Escrevendo o produto final em fórmula condensada e dando o nome IUPAC:
Fórmula condensada do produto: .
Nome IUPAC (em português): .
Observação didática: o carbono que originalmente carregava o bromo (carbono ) passou a carregar o grupo metoxi (
) e um grupo metila adicional, daí o nome com as duas substituições no carbono
.
Fórmula condensada do produto:
Nome IUPAC (em português):
Observação didática: o carbono que originalmente carregava o bromo (carbono
Passo 8
Possível produto colateral (importante saber na prova): como
ocorre via carbocátion, também pode ocorrer eliminação (
) fornecendo um alceno como subproduto (menos desejado aqui). A eliminação dá preferencialmente o alceno mais substituído, neste caso
(mistura E/Z). Mas o produto principal sob condições de nucleófilo presente em excesso é o éter descrito acima.
Passo 9
Resumo final e incentivo: o principal produto de substituição por metanol é o éter terciário
(3-metoxi-3-metilpentano). Confia, você já entendeu o raciocínio: carbocátion formado → ataque do metanol → desprotonação. Dá pra resolver isso na prova bem rápido depois de praticar mais um ou dois exemplos.