Elabore 5 (cinco) questões, com suas respectivas respostas, envolvendo reações de adição eletrofílica.
Passo 1
Vou apresentar 5 enunciados (questões) envolvendo reações do tipo que você pediu. Cada enunciado é independente e vem com as informações necessárias. Não resolvo nada aqui — só listo as questões para ficar claro o que será pedido em cada uma.
Questão 1:
Dada a reação entre e
em condições normais (sem peróxidos), determine o produto majoritário. Explique passo a passo o mecanismo que leva à regioregulidade do produto.
Dada a reação entre
Questão 2:
Dada a reação entre (1-buteno) e
na presença de peróxidos, determine o produto majoritário. Explique por que a regioregulidade é diferente do caso sem peróxidos e descreva o mecanismo.
Dada a reação entre
Questão 3:
Dada a reação entre cicloxeno ( , ou simplesmente o anel com uma dupla ligação) e
em solvente apolar, escreva o produto e explique completamente a via mecânica, incluindo a estereoquímica do ataque.
Dada a reação entre cicloxeno (
Questão 4:
Dada a reação de hidratação ácida de (2-metilpropeno, isobutileno) com
em presença de
, determine o produto principal e descreva passo a passo o mecanismo detalhando por que aquele produto é formado.
Dada a reação de hidratação ácida de
Questão 5:
Dada a reação entre (trans-2-buteno) e
em condições normais, determine os produtos (ou mistura de produtos) e explique a estereoquímica do resultado (ou seja, por que se obtém essa mistura).
Dada a reação entre
Passo 2
Resolução da Questão 1 (adição de
a
) — teoria e passo a passo didático.
-
O que o enunciado pede: o produto majoritário (regiocolocação do bromo) e a explicação do mecanismo.
-
Conceito chave (explicação didática):
- Em adições de protões a alcenos, o protão
ataca a dupla ligação e forma um carbocátion. A regioregulidade (onde o H vai e onde o grupo substituinte entra depois) é governada pela estabilidade do carbocátion intermediário: carbocátions mais estabilizados (terciário > secundário > primário) são favorecidos. - A “regra” prática: o hidrogénio (H) adiciona-se ao carbono da dupla ligação que resulte no carbocátion mais estável; o nucleófilo (aqui
) então ataca esse carbocátion. Isso é comumente chamado de “Regra de Markovnikov”.
- Aplicando ao caso:
- Molécula:
(propeno). A dupla ligação está entre C1 ( ) e C2 ( ligado a ). - Se o protão se ligar ao C2, forma-se um carbocátion em C1 que seria primário — pouco estável.
- Se o protão se ligar ao C1, o carbocátion fica em C2, que é secundário (
), mais estável. - Portanto o protão vai preferencialmente ao C1; o carbocátion que sobra está em C2 (secundário). Depois,
ataca esse carbocátion em C2.
- Mecanismo passo a passo (palavras que você pode desenhar na prova):
- Passo i:
protona a dupla ligação em C1, formando o carbocátion secundário em C2. - Passo ii:
ataca o carbocátion em C2, formando .
- Produto final:
-
, ou 2-bromopropano (isopropil brometo). Esse é o produto majoritário seguindo Markovnikov.
Passo 3
Resolução da Questão 2 (adição de
a
na presença de peróxidos) — teoria e passo a passo didático.
-
O que o enunciado pede: produto majoritário e por que a regioregulidade muda com peróxidos.
-
Conceito chave (explicação didática):
- Sem peróxidos, o mecanismo é iônico (veja Passo 2) e segue Markovnikov. Com peróxidos orgânicos presentes, a reação com
pode ocorrer via mecanismo radicalar (iniciação por radicais), e aí a regioregulidade pode inverter (anti-Markovnikov) — é o chamado “efeito peróxido”. - No mecanismo radicalar, ocorre adição de um radical bromo a um dos carbonos da dupla ligação de forma que o radical intermediário mais estável é formado; depois captura de H por esse radical gera o produto. O resultado é que o bromo acaba no carbono menos substituído (anti-Markovnikov).
- Aplicando ao caso:
- Molécula:
(1-buteno? na listagem anterior usei 1-buteno para exemplificar; aqui suponha que seja — que é 2-buteno — mas a intenção era um alceno terminal; para ficar consistente com o enunciado da Passo 1 eu tomo como 1-buteno: a fórmula linear do alceno terminal é . Vou considerar aqui o caso de um alceno terminal — 1-buteno — porque é o exemplo pedagógico clássico.) - Para 1-buteno (
): no mecanismo radicalar, o radical adiciona preferencialmente ao carbono terminal de modo a gerar o radical mais estabilizado (radical secundário), e então esse radical captura do , colocando o bromo no carbono menos substituído (terminal).
- Mecanismo passo a passo (radicalar):
- Iniciação: peróxido
radicais (por homólise). - Propagação 1:
(gerado de por transferência radicalar) adiciona à dupla ligação do 1-buteno, formando um radical secundário no carbono interno. - Propagação 2: o radical secundário captura
do , formando o alcano substituído. - O resultado prático: o bromo fica no carbono terminal (anti-Markovnikov).
- Produto final:
- Para
+ com peróxidos: (1-bromobutano) — bromo no carbono menos substituído.
Observação motivadora: preste atenção em prova — se o enunciado disser explicitamente “com peróxidos” você deve pensar mecanismo radicalar e anti-Markovnikov; se não disser, use Markovnikov (iônico).
Passo 4
Resolução da Questão 3 (adição de
a ciclohexeno) — teoria e passo a passo didático.
-
O que o enunciado pede: escrever o produto e explicar a estereoquímica (anti/ syn, configuração).
-
Conceito chave (explicação didática):
- Halogenação de alcenos por
não ocorre por formação de carbocátion livre em solventes não nucleofílicos; em vez disso forma-se um intermediário chamado bromônio ion ( onde o bromo liga-se a ambos os carbonos da antiga dupla formando um anel de três membros). - Esse bromônio bloqueia um dos lados da face do anel e o ânion
ataca por trás (ataque de abertura do anel) no carbono mais acessível, levando a adição anti (os dois bromo acabam em lados opostos da antiga lâmina da dupla ligação). - Em sistemática: adição anti → substituintes adicionam-se em faces opostas (trans).
- Aplicando ao caso:
- Substrato: ciclohexeno (anél com uma dupla ligação).
- Mecanismo:
- Passo i:
aproxima-se da dupla ligação; um dos bromo é parcialmente positivo e liga-se a ambos os carbonos da dupla formando o bromônio. - Passo ii:
ataca por trás a abertura do bromônio, levando à substituição anti.
- Passo i:
- Resultado estereoquímico: os dois átomos de bromo ficam nos carbonos 1 e 2 do ciclo e em faces opostas do anel — isto é, trans-1,2-dibromociclohexano.
- Observação sobre mistura racêmica:
- Se o carbono originalmente insaturado era assimétrico após adição, a abertura por
pode ocorrer em ambos os lados gerando mistura racêmica quando houver centros quirais formados. No ciclohexeno plano a adição anti gera um produto onde os dois bromo estarão em posições trans no anel.
- Produto final:
- trans-1,2-dibromociclohexano (adição anti).
Passo 5
Resolução da Questão 4 (hidratação ácida de
, 2-metilpropeno) — teoria e passo a passo didático.
-
O que o enunciado pede: produto principal e mecanismo.
-
Conceito chave (explicação didática):
- A hidratação ácida de alcenos segue mecanismo iônico em três etapas: protonação da dupla → formação de carbocátion → ataque do nucleófilo (
) → desprotonação para dar o álcool. - A regioregulidade segue Markovnikov: a água (nucleófilo) vai ao carbono que gera o carbocátion mais estável, então o OH aparece no carbono mais substituído.
- Aplicando ao caso:
- Molécula:
(2-metilpropeno). A dupla está entre um carbono tetrasubstituído? Não: entre C2 (quaternário? na verdade C of 2-metilpropeno central é ) e terminal . - Protonação preferencial: o H^+ adiciona ao carbono terminal (
), deixando o carbocátion no carbono central que é terciário (muito estável). - Água ataca esse carbocátion terciário; em seguida desprotonação dá o álcool terciário.
- Mecanismo passo a passo (simplificado, desenhável em prova):
- Passo i:
protona o carbono terminal da dupla, formando carbocátion terciário . - Passo ii:
ataca o carbocátion, ligando-se ao carbono. - Passo iii: uma base remove um próton de oxigénio, formando o álcool.
- Produto final:
-
, ou 2-metilpropan-2-ol (terc-butanol, comumente chamado de tert-butanol).
Dica prática: hidratação ácida de alcenos simples é uma maneira rápida de obter álcoois terciários quando a dupla gera carbocátion terciário.
Passo 6
Resolução da Questão 5 (adição de
a trans-2-buteno) — teoria e passo a passo didático.
-
O que o enunciado pede: produtos formados e explicação estereoquímica (por que se obtém mistura racêmica, meso, etc.).
-
Conceito chave (explicação didática):
- Mesma ideia do Passo 4 (questão 3): halogenação via bromônio ion seguido de ataque de
por trás → adição anti. - A configuração relativa dos substituintes iniciais no alceno determina se o produto será uma mistura racêmica ou um composto meso:
- Para cis-2-buteno a adição anti dá o composto meso (porque os grupos iguais ficam em orientação oposta mas há um plano de simetria).
- Para trans-2-buteno a adição anti dá um par de enantiômeros (uma mistura racêmica), porque cada produto é quiral e o par são imagens especulares não sobreponíveis.
- Aplicando ao caso:
- Substrato: trans-2-buteno
(com os dois grupos metil em lados opostos da dupla). - Mecanismo e estereo:
- Formação do bromônio entre os dois carbonos centrais.
- Ataque de
por trás em cada carbono gera adição anti. - Do trans-2-buteno, o produto obtido é 2,3-dibromobutano com os dois bromos em posições que tornam a molécula quiral.
- Assim, a reação gera dois enantiômeros: (2R,3R)-2,3-dibromobutano e (2S,3S)-2,3-dibromobutano — uma mistura racêmica (50:50) em condições normais.
- Produto final:
- Mistura racêmica de (2R,3R)- e (2S,3S)-2,3-dibromobutano (produto da adição anti a partir de trans-2-buteno).
Observação de estudo: se o substrato fosse cis-2-buteno, o produto seria meso-2,3-dibromobutano (não ópticamente ativo) por simetria.
Resposta
Questão 1:
(2-bromopropano, produto Markovnikov).
Questão 2: (1-bromobutano, produto anti-Markovnikov por efeito peróxido).
Questão 3: trans-1,2-dibromociclohexano (adição anti via bromônio).
Questão 4: (tert-butanol, 2-metilpropan-2-ol; hidratação Markovnikov via carbocátion terciário).
Questão 5: mistura racêmica de (2R,3R)-2,3-dibromobutano e (2S,3S)-2,3-dibromobutano (adição anti a partir de trans-2-buteno).
Questão 2:
Questão 3: trans-1,2-dibromociclohexano (adição anti via bromônio).
Questão 4:
Questão 5: mistura racêmica de (2R,3R)-2,3-dibromobutano e (2S,3S)-2,3-dibromobutano (adição anti a partir de trans-2-buteno).