Desidratação de Álcoois: O 2-metilbutan-2-ol, na presença de
(ácido sulfúrico), passa por uma reação de eliminação. Desenhe o mecanismo
e indique o alceno mais estável formado.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Desenhar o mecanismo de eliminação do tipo E1 para a desidratação do álcool
na presença de . - Indicar qual alceno (entre os possíveis) é o mais estável formado.
Informações dadas (peguei essas informações do enunciado):
- Reagente:
(ácido forte, provê e ). - Substrato:
, cuja fórmula condensada pode ser escrita como ou, de forma equivalente, .
Passo 2
Breve explicação do que é um mecanismo E1 (aula rápida, sem pressa).
- E1 significa “eliminação unimolecular” (two-step mechanism): primeiro ocorre a formação de um carbocátion por perda do grupo de saída (etapa lenta, determinante da velocidade), depois uma base remove um próton adjacente ao carbocátion formand o duplo enlace (etapa rápida).
- Em desidratações de álcoois ácidos, o grupo
é protonado para virar (um bom grupo de saída), depois sai e forma-se o carbocátion. - Carbocátions mais substituídos são mais estáveis: ordem prática
. Assim, álcoois que possam dar carbocátion terciário tendem a reagir via E1. - Regra de Zaitsev: na eliminação, o produto majoritário costuma ser o alceno mais substituído (mais estável), salvo efeitos estéreis ou bases volumosas.
Passo 3
Protonação do álcool (primeira etapa do mecanismo).
- O ácido sulfúrico fornece
e a base conjugada . - Protonando o oxigénio do grupo
obtemos o oxônio (álcool protonado), que é um bom grupo de saída:
- Explicação didática: o oxigénio tem pares de elétrons e aceita um próton; isso transforma
num grupo ligado ao carbono, que pode sair como neutro.
Passo 4
Saída da água e formação do carbocátion (etapa lenta, determinante da velocidade).
- O grupo
(após protonação) sai, gerando um carbocátion no carbono central (o carbono 2):
- Observação sobre o carbocátion formado:
é um carbocátion terciário, porque o carbono carregado positivamente está ligado a três outros carbonos (dois grupos metila e o grupo ). Por isso é relativamente estável e favorece o mecanismo E1. - Nota didática sobre estabilidade: a estabilidade vem da hiperconjugação e do efeito indutivo dos grupos alquila que “doam” densidade para o centro positivo.
Passo 5
Possíveis desprotonações que formam os alcenos (segunda etapa do mecanismo).
- A base conjugada presente no meio é
(ou outra molécula de ); ela pode abstrair um próton de um carbono adjacente ao carbocátion para formar o duplo enlace. - Quais hidrogênios adjacentes existem ao carbocátion
? - Hidrogênios no carbono 1 (o grupo
à esquerda do carbocátion): ao remover um H desses forma-se a dupla ligação entre C1 e C2, dando o alceno correspondente. - Hidrogênios no carbono 3 (o
à direita do carbocátion): ao remover um H desses forma-se a dupla ligação entre C2 e C3, dando outro alceno possível.
- Hidrogênios no carbono 1 (o grupo
- Escrevendo os dois produtos possíveis:
- Desprotonação em C1 → alceno
? Melhor escrever corretamente: remoção de H em C1 (o extremo) daria uma menos substituída (no nosso caso, resulta em um alceno com menos substituições relativas). - Desprotonação em C3 → alceno
(esta é a ligação dupla entre C2 e C3).
- Desprotonação em C1 → alceno
- Contagem da substituição (regra de Zaitsev):
- Se a dupla ficar entre C1 e C2 → o alceno será dissubstituído (total de dois substituintes de carbono no duplo enlace).
- Se a dupla ficar entre C2 e C3 → o alceno será trissubstituído (total de três substituintes de carbono no duplo enlace).
- Conclusão nesta etapa: o alceno mais substituído (trissubstituído) é o mais estável e portanto deverá ser o produto majoritário.
Passo 6
Escrevendo explicitamente a etapa de eliminação que gera o produto mais estável.
- A base
(ou ) abstrage um próton de C3, os elétrons da ligação C3–H formam a ligação dupla C2=C3 e o carbocátion é neutralizado, dando o alceno:
- Fórmula condensada do produto majoritário:
. - IUPAC:
(também escrito em nomenclatura comum).
Passo 7
Observações finais e pequenas variações (pra ficar seguro na prova).
- Poderiam existir rearranjos de carbocátion (migração de hidreto ou metila) em sistemas onde isso dá um carbocátion mais estável; aqui o carbocátion já é terciário e bem estabilizado, então rearranjo não é necessário nem favorecido majoritariamente.
- A etapa determinante da velocidade é a formação do carbocátion (saída de
); por isso condições que estabilizem carbocátions (ácidos fortes, solventes polares) favorecem E1. - Então, na prática experimental com
, o produto majoritário será o alceno mais substituído conforme a regra de Zaitsev: .