Escreva fórmulas estruturais para todos os produtos que podem ser obtidos quando cada um dos haletos de alquila vistos a seguir é aquecido com etóxido de sódio em etanol. Quando houver mais de um produto, você deverá indicar qual será o produto principal e qual(is) será(ão) o(s) produto(s) minoritário(s).
Você pode desprezar o isomerismo cis-trans dos produtos ao responder esta pergunta.
Passo 1
O enunciado dá o haleto de alquila cujo SMILES é
Informações relevantes fornecidas:
CCC\text{(C)}(Br)CC. Preciso escrever as fórmulas estruturais de todos os produtos que podem ser obtidos ao aquecer esse haleto com etóxido de sódio em etanol e indicar qual é o produto principal e quais são os minoritários.Informações relevantes fornecidas:
- Substrato: SMILES
CCC\text{(C)}(Br)CC(ou seja, o carbono com o bromo é terciário, ligado a três grupos alquila: um grupo metil e duas partes da cadeia pentílica). - Reagente/condições: etóxido de sódio (NaOEt) em etanol, aquecido.
O enunciado pede as estruturas dos produtos e quais são principais/minorитários — sem pedir isomerismo cis/trans.
Passo 2
Primeiro vamos entender que tipo de reações são possíveis com essas condições. Etóxido de sódio em etanol é uma base forte e também um nucleófilo moderado (EtO− em EtOH). Para um haleto terciário como esse:
- SN2 é praticamente descartado por impedimento estérico (carbono terciário não sofre SN2 com facilidade).
- Reação predominante: eliminação por E2 (base forte abstrai um H β e o grupo saída Br− sai formando uma ligação dupla). Como se aplica calor, eliminação é ainda mais favorecida.
- Pode haver, em menor extensão, substituição por via SN1/E1 (formação de carbocátion e ataque do solvente EtOH), o que daria éter terciário (R–OEt) como produto minoritário. Mas com base forte e aquecimento, E2 será o caminho majoritário.
Vou, então, resolver assumindo E2 como reação principal e mencionar a substituição como possível produto minoritário.
Passo 3
Identificar os hidrogênios β (os que podem ser removidos pela base) no substrato. Escrevo primeiro o substrato de modo condensado para ficar claro:
CH3–CH2–C(Br)(CH3)–CH2–CH3.
Aqui o carbono com Br é o terceiro da cadeia (C3); os carbonos β são:
CH3–CH2–C(Br)(CH3)–CH2–CH3.
Aqui o carbono com Br é o terceiro da cadeia (C3); os carbonos β são:
- C2 (à esquerda): é CH2, tem 2 hidrogênios β disponíveis.
- C4 (à direita): é CH2, tem 2 hidrogênios β disponíveis.
- o grupo metil ligado a C3 (chamo de Cm): é CH3, tem 3 hidrogênios β disponíveis.
Cada remoção de um desses H com eliminação gera uma ligação dupla entre C3 e o carbono de onde saiu o H. Logo existem três possibilidades de dupla (duas internas e uma terminal/exocíclica).
Passo 4
Produto formado ao eliminar um H de C2 (dupla entre C2 e C3). Processo (E2): EtO− abstrái um H de C2 enquanto Br− sai de C3; forma-se a dupla C2=C3. Estrutura do produto:
CH3–CH= C(CH3)–CH2–CH3.
Esse é um alceno internalmente substituído (trissubstituído: o carbono da dupla do lado de C3 leva dois grupos alquila: CH3 e cadeia à direita). Pelo princípio de Zaitsev (E2 tende a dar o alceno mais substituído, mais estável), este é um dos produtos preferidos. Vou chamá-lo aqui de produto A.
CH3–CH= C(CH3)–CH2–CH3.
Esse é um alceno internalmente substituído (trissubstituído: o carbono da dupla do lado de C3 leva dois grupos alquila: CH3 e cadeia à direita). Pelo princípio de Zaitsev (E2 tende a dar o alceno mais substituído, mais estável), este é um dos produtos preferidos. Vou chamá-lo aqui de produto A.
Passo 5
Produto formado ao eliminar um H de C4 (dupla entre C3 e C4). Processo (E2) análogo forma a dupla C3=C4. Estrutura do produto:
CH3–CH2–C(CH3)=CH–CH3.
Também é um alceno internamente substituído (trissubstituído). Este é o outro alceno interno possível; chamarei de produto B. Ambos (A e B) são alcenos internos e, em geral, serão os produtos majoritários relativos ao alceno menos substituído.
CH3–CH2–C(CH3)=CH–CH3.
Também é um alceno internamente substituído (trissubstituído). Este é o outro alceno interno possível; chamarei de produto B. Ambos (A e B) são alcenos internos e, em geral, serão os produtos majoritários relativos ao alceno menos substituído.
Passo 6
Produto formado ao eliminar um H do metil (Cm) ligado a C3 (dupla entre C3 e esse metil). Processo (E2) forma uma dupla terminal entre C3 e o carbono do metil, dando um alceno menos substituído (disubstituído). Estrutura:
CH2= C(CH3)–CH2–CH2–CH3.
Este é um alceno terminal/exocíclico e, por ser menos substituído, será significativamente menos estável e, portanto, um produto minoritário. Chamarei de produto C.
CH2= C(CH3)–CH2–CH2–CH3.
Este é um alceno terminal/exocíclico e, por ser menos substituído, será significativamente menos estável e, portanto, um produto minoritário. Chamarei de produto C.
Passo 7
Possibilidade de substituição (menor) — SN1/SN2:
- SN2 é desfavorecida para terciários; entretanto, sob condições proticas e com EtOH presente, alguma substituição por via SN1 pode ocorrer (formação de carbocátion seguido de ataque por EtOH), gerando o éter etílico terciário. Estrutura do produto de substituição:
CH3–CH2–C(OCH2CH3)(CH3)–CH2–CH3.
Nome prático: éter terciário (o etóxi substitui o bromo no carbono terciário). Esse será um produto minoritário comparado às eliminações.
Passo 8
Classificação final por importância (com justificativa curta e intuitiva):
- Principal: alcenos internos (E2, Zaitsev) — os dois alcenos internos (produtos A e B) são os majoritários; entre eles, pode haver preferência por aquele que for ligeiramente mais estabilizado por hiperconjugação/hiperconjugação do grupo etílico, mas ambos são produtos principais relativos ao total de alcenos formados.
- Minoritários: o alceno terminal/exocíclico (produto C, menos substituído) e o éter por substituição (produto de substituição, via SN1 em pequena quantidade).
Resposta
CH3–CH= C(CH3)–CH2–CH3 (produto principal, alceno interno — 3-methyl-2-pentene)
CH3–CH2–C(CH3)=CH–CH3 (produto principal/minoritário relativo ao outro internal — outro alceno interno)
CH2=C(CH3)–CH2–CH2–CH3 (produto minoritário, alceno menos substituído)
CH3–CH2–C(OCH2CH3)(CH3)–CH2–CH3 (produto minoritário por substituição — éter etílico terciário)
CH3–CH2–C(CH3)=CH–CH3 (produto principal/minoritário relativo ao outro internal — outro alceno interno)
CH2=C(CH3)–CH2–CH2–CH3 (produto minoritário, alceno menos substituído)
CH3–CH2–C(OCH2CH3)(CH3)–CH2–CH3 (produto minoritário por substituição — éter etílico terciário)