Escreva os mecanismos e as fórmulas estruturais para os produtos que formam quando
reage com cloreto de hidrogênio
. Justifique suas respostas.
Grupo carboxílico ( -COOH )
Passo 1
O enunciado pede: escrever os mecanismos e as fórmulas estruturais dos produtos formados quando
reage com
, sabendo que
.
Informações dadas e o que é pedido:
- Molécula inicial:
com . Ou seja a molécula é . - Reagente:
. - Pede-se: (1) mecanismo passo a passo da reação; (2) fórmulas estruturais dos produtos formados; (3) justificativa de por que cada produto aparece (qual é majoritário e por quê).
Passo 2
Conceito e mecanismo geral (aula rápida, sem pular etapas).
-
Reação típica: adição eletrofílica de
em alcenos ocorre em duas etapas principais: - Protonação da dupla ligação pelo ácido (
) — os elétrons da ligação atacam um próton; forma-se um carbocátion intermediário. - Ataque nucleofílico do íon
sobre o carbocátion, formando o produto saturado.
- Protonação da dupla ligação pelo ácido (
-
Regra prática: a protonação tende a ocorrer de modo a gerar o carbocátion mais estável possível (isso determina a regiochemical da adição). Ordem de estabilidade típica:
. Grupos doadores de elétrons (ex.: alcila) estabilizam carbocátions; grupos retiradores (ex.: ) tendem a desestabilizá‑los por efeito indutivo e mesomérico.
Passo 3
Aplicando ao caso concreto: identificar os dois carbocátions possíveis.
- Escrevendo a molécula inicial:
. - Se o próton (
) se ligar ao carbono que já carrega o grupo (chamemos esse carbono de C2), o par doa eletrões e fica um carbocátion no carbono oposto (C3). Esse carbocátion tem a estrutura: Esse carbocátion está afastado do grupo retirador e é um carbocátion secundário com estabilização por efeito indutivo do grupo — relativamente mais estável. - Se, alternativamente,
se ligar a C3 (o carbono ligado ao ), obtém‑se o carbocátion: Esse carbocátion está adjacente ao grupo , que tem efeito retirador de elétrons (indutivo e mesomérico), portanto DESestabiliza o carbocátion. Mesmo sendo secundário em termos de contagem de alcila, eletronicamente é menos estável que o carbocátion acima.
Conclusão desta etapa: a protonação que gera
é termodinamicamente/ cineticamente favorecida porque o carbocátion formado é mais estável (menos influenciado pelo grupo retirador).
Passo 4
Ataque nucleofílico e produtos formados.
- Após formar o carbocátion mais estável
, o contra‑íon ataca esse centro positivo. O produto resultante é: Este é o produto majoritário (formação controlada pela estabilidade do carbocátion intermediário). - Se a protonação sucedesse no sentido menos favorecido (gerando o carbocátion adjacente ao
), o atacaria esse carbocátion e daria o produto minoritário: - Observação estereoquímica: o carbocátion é planar; o ataque do
pode ocorrer por ambos os lados, gerando mistura racêmica quando o centro se torna quiral. Portanto cada produto é normalmente formado como mistura racêmica de enantiômeros, se aplicável.
Passo 5
Justificativa final (resumindo por que um produto domina).
- A escolha do caminho segue a formação do carbocátion mais estável. O grupo
é um grupo retirador de elétrons (efeitos indutivo e mesomérico) e, por isso, desestabiliza um carbocátion localizado no carbono adjacente a ele. Logo o carbocátion prefere se formar no carbono afastado de (o carbono ligado ao ), e isto determina a regiochemia: o acaba no carbono próximo ao (não no carbono adjacente a ). - Em termos práticos: a adição de
à dá como produto majoritário a cloração no carbono mais distante do (produto de Markovnikov relativo à eletronegatividade do substituinte), e um produto minoritário com cloro no carbono adjacente ao .