Escreva as fórmulas estruturais de todos os alquenos que seriam obtidos quando cada um dos haletos de alquila abaixo for aquecido com ter-butóxido de potássio. 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
(a) 2-bromo-3-metilbutano
Passo 1
O enunciado pede: escrever as fórmulas estruturais de todos os alquenos formados quando o haleto de alquila dado é aquecido com ter-butóxido de potássio (base forte e volumosa). Para cada produto, indicar qual é o principal e justificar.
Informações relevantes dadas pelo enunciado: o substrato é (vou escrever a estrutura abaixo), o reagente é ter-butóxido de potássio (base forte e volumosa, abreviada t-BuOK) e a reação ocorre sob aquecimento (condições que favorecem eliminação). O enunciado também pede para não levar em conta isomeria cis-trans.
Informações relevantes dadas pelo enunciado: o substrato é
Passo 2
Explicando a reação que vai acontecer (aula rápida e sem pânico): com uma base forte como t-BuO– em substratos com haleto, a eliminação que domina é o mecanismo E2. Características principais do E2:
- É um processo concertado: a base remove um hidrogênio β (beta) enquanto o grupo saída (Br–) sai, formando a dupla ligação em um único passo.
- Representação geral (esquemática):
onde
é o grupo saída (aqui
),
é a base (aqui
),
representa o carbono beta que perde H.
- Em E2, o número e a acessibilidade dos hidrogênios β e a estericidade da base influenciam quais alquenos são formados e qual é principal. Bases pequenas tendem a dar o produto mais substituído (regra de Zaitsev). Bases volumosas (como t-BuO–) favorecem o produto menos substituído (regra de Hofmann), porque é mais fácil para a base grande retirar o hidrogênio mais acessível.
Passo 3
Escrevendo a estrutura do substrato e numerando carbonos para localizar os hidrogênios β:
Estrutura do substrato:
Estrutura do substrato:
Numerando conforme o nome original (como já vem em
):
Os carbonos β em relação ao carbono que possui o bromo (
) são
e
. Agora conto os hidrogênios β disponíveis:
- Em
(um grupo ) há hidrogênios β. - Em
(um ligado a um metil) há hidrogênio β (o outro substituinte em é a ramificada).
Esses são os dois sítios de onde a base pode abstrair H e, assim, formar duas possíveis duplas ligações diferentes.]
Passo 4
Eliminação removendo um hidrogênio de
(formação da dupla entre
e
). Escrevendo a fórmula do produto obtido ao formar a ligação dupla entre
e
:
Nome usual/IUPAC deste alqueno:
(também escrita como 2-methyl-1-butene). Esse é o produto menos substituído (a dupla fica na extremidade: alqueno terminal).
Por que esse produto aparece? Porque corresponde à retirada de um dos
H de
e saída de
em
, formando a dupla ligação
.
Passo 5
Eliminação removendo o hidrogênio de
(formação da dupla entre
e
). Escrevendo a fórmula do produto obtido ao formar a ligação dupla entre
e
:
Nome usual/IUPAC deste alqueno:
(também escrita como 2-methyl-2-butene). Esse é o produto mais substituído (alqueno interno), portanto normalmente mais estável (Zaitsev).
Passo 6
Decidindo qual é o produto principal (justificativa didática e prática):
- Regra geral: produto mais substituído (Zaitsev) é termodinamicamente mais estável. Com bases pequenas, produto Zaitsev costuma ser majoritário.
- Aqui a base é
, que é volumosa (stericamente demandante). Bases volumosas têm dificuldade em alcançar hidrogênios menos acessíveis; favorecem abstração do hidrogênio mais acessível, levando ao produto menos substituído (Hofmann). - Além disso, há um fator estatístico aqui:
fornece hidrogênios β enquanto fornece apenas ; isso já favorece numericamente a formação do alqueno proveniente de (razão estatística ). - Combinando os efeitos: estericidade da base (favorável ao Hofmann) + maior número de hidrogênios em
(fator estatístico) => o produto principal será o alqueno menos substituído, ou seja, (2-methylbut-1-ene).
Resumo qualitativo: embora
(alqueno interno) seja mais estável, a base volumosa e a maior disponibilidade de hidrogênios em
tornam
o principal produto nas condições dadas.