Esboce todas as etapas em uma síntese de propino a partir de cada um dos seguintes compostos:
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}

Passo 1

O que o enunciado pede: transformar o composto inicial \mathrm{CH_3CH=CH_2} em \mathrm{CH_3C\equiv CH} (propino, também chamado de propyne).
Informações dadas e objetivo final: ponto de partida é o alceno \mathrm{CH_3CH=CH_2}; produto desejado é o alcino terminal \mathrm{CH_3C\equiv CH}. Não há outras restrições no enunciado.

Passo 2

Decisão do método (resumo do plano antes de entrar nos detalhes): a maneira direta e clássica é primeiro transformar o alceno em um dihaleto vicinal e depois efetuar duas eliminações de HBr para formar a ligação tripla. Ou seja, seguir a sequência:
  1. adição de halogénio à dupla ligação para obter o 1,2-dibromopropano;
  2. dupla desidrohalogenação (eliminação de duas moléculas de HBr) com base forte para formar o alcino.
    Escolhi esse caminho porque é curto, barato e didaticamente direto — é a rota padrão em livros: alceno → vic-dihaleto → alquino.

Passo 3

Primeira etapa: formação do di-brometo vicinal. Reagente e condição prática:
usar \mathrm{Br_2} em solvente inerte (por exemplo \mathrm{CCl_4} ou \mathrm{CH_2Cl_2}).
Reação global:
\mathrm{CH_3CH=CH_2 + Br_2 \longrightarrow CH_3CHBrCH_2Br}
Explicação didática do que acontece (mecanismo simplificado):
  • A dupla ligação é uma região rica em elétrons; \mathrm{Br_2} é polarizável e forma um íon bromônio momentâneo.
  • Forma-se um intermediário bromônio (uma espécie cíclica) que é atacado por um íon \mathrm{Br^-} do lado oposto, produzindo adição anti de dois átomos de bromo (anti addition).
  • O produto é o 1,2-dibromopropano, cuja fórmula é \mathrm{CH_3CHBrCH_2Br}.
    Observação prática: essa reação é rápida à temperatura ambiente e não precisa de peróxidos ou radicais; solvente apolar (ex.: \mathrm{CCl_4}) é comumente usado para facilitar a adição eletrofílica.

Passo 4

Segunda etapa: dupla desidrohalogenação para formar o alcino. Reagente e condições:
usar uma base muito forte, normalmente \mathrm{NaNH_2} em amônia líquida ( \mathrm{NH_3(l)}). Em termos práticos, usa-se excesso de \mathrm{NaNH_2} (ou pelo menos \mathrm{2\;eq.} para as duas eliminações) e depois fazer hidrólise (adicionar \mathrm{H_2O}) para protonar o alcino formado, se necessário. A sequência prática é:
\mathrm{CH_3CHBrCH_2Br \xrightarrow{2\;NaNH_2/NH_3} CH_3C\equiv CH}
Explicação didática do mecanismo de eliminação:
  • Cada passo de eliminação é uma reação do tipo E2 (eliminação concertada) em que a base abstrata um próton β enquanto o halogénio sai como \mathrm{Br^-}.
  • A primeira eliminação de HBr converte o di-brometo em um brometo vinílico (um haleto vinyílico), ou seja, uma ligação dupla C=C com um bromo ligado a um carbono sp2.
  • A segunda eliminação exige a remoção de um hidrogénio vinyílico (ligado a um carbono sp2), que é muito menos ácido e mais difícil de eliminar do que um hidrogénio alifático — por isso é necessária uma base tão forte quanto \mathrm{NaNH_2}. \mathrm{NaNH_2} em \mathrm{NH_3(l)} é suficientemente forte para promover essa segunda eliminação e formar a ligação tripla.
  • Importante: bases mais brandas como \mathrm{KOH} aquoso ou \mathrm{EtONa} normalmente não conseguem efetuar a segunda etapa eficientemente.

Passo 5

Detalhes estequiométricos e operação prática final:
  • Use aproximadamente \mathrm{2\;equiv.} de \mathrm{NaNH_2} por mol de \mathrm{CH_3CHBrCH_2Br} para garantir as duas eliminações; muitos procedimentos usam excesso de \mathrm{NaNH_2} por segurança.
  • Após a reação com \mathrm{NaNH_2/NH_3}, faz-se a adição de \mathrm{H_2O} (hidrólise) para protonar qualquer acetilureto desprotonado e obter o alcino livre \mathrm{CH_3C\equiv CH}.
  • Reação de trabalho: adicionar cuidadoosamente água gelada para quench, extrair com solvente orgânico, secar e purificar (destilação, se for apropriado). Note que \mathrm{CH_3C\equiv CH} é um gás com ponto de ebulição baixo, então coletar/identificar exige equipamento adequado.

Passo 6

Mecanismos passo a passo resumidos (para você entender e reproduzir na prova):
  • Etapa 1 (adição de \mathrm{Br_2}):
    • A dupla ligação \mathrm{C=C} doa elétrons para o \mathrm{Br-Br}, formando um bromônio cíclico.
    • O \mathrm{Br^-} ataca convexo do bromônio, abrindo-o e levando aos dois carbonos ligados a bromo: produto \mathrm{CH_3CHBrCH_2Br}.
  • Etapa 2 (1ª eliminação, E2):
    • \mathrm{NaNH_2} abstrai um próton adjacente a um carbono com bromo; o par de elétrons forma uma dupla ligação e o \mathrm{Br^-} sai (eliminação concertada), gerando um brometo vinílico.
  • Etapa 3 (2ª eliminação, E2 com base forte):
    • Outra molécula de \mathrm{NaNH_2} remove um hidrogénio vinyílico; o par de elétrons forma a ligação tripla e o \mathrm{Br^-} sai, produzindo \mathrm{CH_3C\equiv CH}.
  • Final: hidrólise para protonar qualquer acetilido formado e isolar o alcino.

Passo 7

Por que essa rota funciona bem na prova (dicas para lembrar):
  • Alceno → vic-dihaleto por adição de \mathrm{Br_2} é uma transformação padrão (simples e memorável).
  • A conversão de um vic-dihaleto em alcino por duas eliminações E2 é tema clássico: memorize que precisa de base muito forte (ex.: \mathrm{NaNH_2} em \mathrm{NH_3}) para a segunda eliminação que gera o alcino.
  • Anote a sequência de reagentes como um “truque” de prova: \mathrm{Br_2} seguido de \mathrm{NaNH_2/NH_3} (quench com \mathrm{H_2O}).

Resposta

  1. \mathrm{Br_2/CCl_4}
  2. \mathrm{2\,NaNH_2/NH_3}, quench com \mathrm{H_2O}

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