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).
(d) 3-bromo-3-metilpentano
(d) 3-bromo-3-metilpentano
Passo 1
O enunciado pede: escrever as fórmulas estruturais de todos os alquenos que serão obtidos quando o haleto de alquila dado for aquecido com etóxido de sódio em etanol, e, se houver mais de um produto, indicar qual é o principal e justificar por quê. O composto fornecido é o seguinte:
. Informação relevante que o enunciado dá: o reagente/base é etóxido de sódio em etanol (base forte, pouco volumosa) e devemos desprezar isomeria cis–trans.
Passo 2
Entendendo a reação (aula rápida e amistosa): etóxido de sódio em etanol promove eliminação do tipo E2. O que isso significa, de forma prática?
- E2 é uma eliminação bimolecular em que a base remove um hidrogênio β (num carbono vizinho ao carbono que tem o grupo de saída) ao mesmo tempo em que o grupo de saída (aqui, Br–) sai do carbono α. O resultado é formação de uma ligação dupla C=C.
- Requisitos importantes: deve haver hidrogênios em carbonos β; a reação tende a dar preferencialmente o alceno mais substituído (regra de Zaitsev) quando a base não é muito volumosa — e etóxido é uma base forte mas pequena, então Zaitsev costuma valer.
- Observação geométrica (anti-periplanar): na prática de prova, para cadeias abertas com rotação livre costuma haver conformações que permitem E2; só precisamos checar se há hidrogênios β disponíveis e comparar a substituição dos possíveis alcenos.
Passo 3
Escrevendo a estrutura do reagente e identificando carbonos α e β (vou desenhar de forma condensada para ficar claro):
Aqui:
- o carbono que carrega o bromo é o carbono 3 (carbono α):
. - os carbonos β são os carbonos adjacentes:
, e também o carbono do radical metila ligado a (ou seja, o carbono da —CH3 substituinte). Vou chamar esse último de .
Contagem de hidrogênios β: -
é → tem H β. -
é → tem H β. -
(o metila ligado a C3) é → tem H β.
Nota: a molécula é simétrica entre os lados C2 e C4 (mesma sequência CH2–CH3), então eliminar de C2 ou de C4 frequentemente dá o mesmo produto constitucional.
Passo 4
Eliminação tirando um hidrogênio de
(ou simetricamente de
):
- Se a base retira um H de
enquanto sai do , forma-se a dupla ligação entre e . - Fórmula condensada do produto formado:
Nome comum (para identificar): 3‑metil‑2‑penteno.
- Graças à simetria, eliminar de
dá o mesmo composto constitucional — então essa rota fornece o mesmo alceno.
Análise de substituição do alceno (para aplicar Zaitsev):
- Na dupla
, o carbono está ligado a um grupo metila e um hidrogênio (1 substituinte) e está ligado a dois grupos alcila (o etil de um lado e o grupo metila) → no total a dupla é tri‑substituída (3 substituintes). Alquenos mais substituídos são, em geral, mais estáveis.
Passo 5
Eliminação tirando um hidrogênio do carbono metílico substituinte (
):
- A base pode, em princípio, abstrair um H do
substituinte ligado a . Se isso ocorrer simultaneamente com a saída do Br–, forma‑se uma dupla entre e o carbono da antiga metila — isto é, forma‑se uma insaturação exocíclica (methylene) no carbono 3. - Fórmula condensada desse produto:
ou escrevendo em forma expandida ligada à cadeia:
Nome que descreve essa estrutura: 3‑methylidenepentane (ou 3‑metileno‑pentano, com o grupo =CH2 ligado ao C3).
- Essa dupla é apenas di‑substituída (apenas o carbono da cadeia, C3, tem dois substituintes; o carbono =CH2 tem dois H), logo é menos substituída (e menos estável) que a dupla interna tri‑substituída obtida no Passo 4.
Passo 6
Decidindo qual produto é principal (regra de Zaitsev e características da base):
- A base é etóxido (pequena e forte), então a eliminação tende a favorecer o alceno mais substituído (regra de Zaitsev).
- Comparando os dois produtos:
- produto interno (dupla entre C2–C3): tri‑substituído → mais estável;
- produto exocíclico (3‑methylidene): di‑substituído → menos estável.
- Portanto o produto principal é o alceno interno tri‑substituído, isto é,
. O produto metileno (=CH2) será formado, mas em menor proporção.