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

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: \mathrm{3\text{-}bromo\text{-}3\text{-}metilpentano}. 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):
\mathrm{CH_3-CH_2-C(Br)(CH_3)-CH_2-CH_3}
Aqui:
  • o carbono que carrega o bromo é o carbono 3 (carbono α): \mathrm{C_3}.
  • os carbonos β são os carbonos adjacentes: \mathrm{C_2}, \mathrm{C_4} e também o carbono do radical metila ligado a \mathrm{C_3} (ou seja, o carbono da —CH3 substituinte). Vou chamar esse último de \mathrm{C_m}.
    Contagem de hidrogênios β:
  • \mathrm{C_2} é \mathrm{CH_2} → tem 2 H β.
  • \mathrm{C_4} é \mathrm{CH_2} → tem 2 H β.
  • \mathrm{C_m} (o metila ligado a C3) é \mathrm{CH_3} → tem 3 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 \mathrm{C_2} (ou simetricamente de \mathrm{C_4}):
  • Se a base retira um H de \mathrm{C_2} enquanto \mathrm{Br} sai do \mathrm{C_3}, forma-se a dupla ligação entre \mathrm{C_2} e \mathrm{C_3}.
  • Fórmula condensada do produto formado:
\mathrm{CH_3-CH= C(CH_3)-CH_2-CH_3}
Nome comum (para identificar): 3‑metil‑2‑penteno.
  • Graças à simetria, eliminar de \mathrm{C_4} dá o mesmo composto constitucional — então essa rota fornece o mesmo alceno.
Análise de substituição do alceno (para aplicar Zaitsev):
  • Na dupla \mathrm{C_2=C_3}, o carbono \mathrm{C_2} está ligado a um grupo metila e um hidrogênio (1 substituinte) e \mathrm{C_3} 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 ( \mathrm{C_m}):
  • A base pode, em princípio, abstrair um H do \mathrm{CH_3} substituinte ligado a \mathrm{C_3}. Se isso ocorrer simultaneamente com a saída do Br–, forma‑se uma dupla entre \mathrm{C_3} e o carbono da antiga metila — isto é, forma‑se uma insaturação exocíclica (methylene) no carbono 3.
  • Fórmula condensada desse produto:
\mathrm{(CH_3CH_2)_2C=CH_2}
ou escrevendo em forma expandida ligada à cadeia:
\mathrm{CH_3CH_2- C(=CH_2)-CH_2CH_3}
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, \mathrm{3\text{-}metil\text{-}2\text{-}penteno}. O produto metileno (=CH2) será formado, mas em menor proporção.

Resposta

\mathrm{CH_3-CH=C(CH_3)-CH_2-CH_3} (3‑metil‑2‑penteno) — produto principal (mais substituído, favorecido por Zaitsev).
\mathrm{(CH_3CH_2)_2C=CH_2} (3‑methylidenepentane / 3‑metileno‑pentano) — produto minoritário (menos substituído).

Exercícios relacionados