Escreva as fórmulas estruturais de todos os alquenos que seriam obtidos quando cada um dos haletos de alquila abaixo for aquecido com etóxido de sódio em etanol. Quando a reação produzir mais de um composto, indique qual o principal, justificando (não leve em conta isomeria cis-trans neste problema).
(a) 2-bromo-3-metilbutano

Passo 1

O enunciado pede: escrever as fórmulas estruturais de todos os alquenos formados quando o haleto de alquila abaixo é aquecido com etóxido de sódio em etanol, e indicar qual é o principal produto (não considerar isomeria cis–trans). A substância dada é representada pela fórmula estrutural
\mathrm{CH_3-CH(Br)-CH(CH_3)-CH_3}.
As informações relevantes que temos são: reagente base = etóxido de sódio em etanol (base forte, favorece eliminação do tipo E2), o grupo saída é \mathrm{Br} no carbono adjacente (possibilidade de eliminação em \beta-carbonos à esquerda ou à direita).

Passo 2

Breve revisão didática do mecanismo e das regras que vamos usar (explicação passo a passo para a prova).
  • Mecanismo E2 (único passo): a base abstrata um próton \beta ao mesmo tempo em que o grupo saída (aqui \mathrm{Br^-}) sai; não há intermediários carbocátion. É uma reação de ordem \,2 (base e substrato participam do mesmo passo).
  • Identificar carbonos \alpha e \beta: o carbono que tem o halogênio é o carbono \alpha; carbonos diretamente ligados a ele são os carbonos \beta onde a base pode abstrair um H.
  • Regra de Zaitsev (para condições com base não muito volumosa, como etóxido): o produto majoritário tende a ser o alqueno mais substituído (ou seja, o mais estável). Para decidir qual é mais substituído contamos quantos grupos alquila estão ligados aos carbonos da dupla.
  • Observação geométrica (anti-periplanar): E2 requer alinhamento adequado dos orbitais (anti-periplanar) para que a eliminação ocorra; em cadeias flexíveis normalmente existe conformação que permite as eliminações possíveis, então consideramos todas as \beta-hidrogenações acessíveis.

Passo 3

Identificar a estrutura do substrato e marcar carbonos para análise. Vou numerar a cadeia principal assim (pegando a cadeia de quatro carbonos original):
\mathrm{C_1- C_2(Br) - C_3(CH_3) - C_4}
ou de forma condensada:
\mathrm{CH_3-CH(Br)-CH(CH_3)-CH_3}.
Os carbonos \beta ao carbono \alpha= C_2 são C_1 e C_3. Portanto existem dois tipos de hidrogênios \beta que podem ser removidos, dando duas possibilidades de dupla ligação: entre C_1\!-\!C_2 ou entre C_2\!-\!C_3.

Passo 4

Eliminar um hidrogênio em C_1 (ou seja, base tira H de C_1) gera dupla entre C_1 e C_2. O produto correspondente tem fórmula estrutural:
\mathrm{CH_2=CH-CH(CH_3)-CH_3}.
Nome usual: 3-metilbut-1-eno. Agora avaliamo-lo em termos de substituição da dupla: na dupla C_1=C_2, o carbono C_1 (o \mathrm{CH_2}) não tem substituinte alquila extra (zero), e o carbono C_2 tem apenas um substituinte alquila ( C_3). Portanto essa dupla é menos substituída (menor estabilidade relativa).

Passo 5

Eliminar um hidrogênio em C_3 (ou seja, base tira H de C_3) gera dupla entre C_2 e C_3. O produto correspondente tem fórmula estrutural:
\mathrm{CH_3-CH=C(CH_3)-CH_3}.
Nome usual: 2-metilbut-2-eno. Agora a avaliação de substituição: na dupla C_2=C_3, o carbono C_2 está ligado a um grupo alquila ( C_1) e o carbono C_3 está ligado a dois grupos alquila (o C_4 e o metil substituinte). Isso faz dessa dupla a mais substituída (trissubstituída) e, portanto, mais estável.

Passo 6

Aplicando a regra de Zaitsev e o contexto (etóxido em etanol é uma base forte, não extremamente volumosa), o produto principal será o alqueno mais substituído, ou seja o formado pela eliminação em C_3 \mathrm{CH_3-CH=C(CH_3)-CH_3} (2-metilbut-2-eno). O outro produto ( \mathrm{CH_2=CH-CH(CH_3)-CH_3}, 3-metilbut-1-eno) aparece em menor quantidade como produto menos substituído.

Resposta

\mathrm{CH_3-CH=C(CH_3)-CH_3} (principal)\n \mathrm{CH_2=CH-CH(CH_3)-CH_3}

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