Escreva os Mecanismos e as Fórmulas Estruturais para os produtos que formam quando 2-metilciclobuteno reage com cada um dos seguintes reagentes.
, a quente, entäo $
Passo 1
O que o enunciado pede e o que temos:
- Reagente dado:
a quente, seguido de . - Substrato:
(um ciclobuteno com uma metil no carbono 2 do duplo).
Pergunta: escrever o mecanismo (etapas) e a(s) fórmula(s) estrutural(is) do(s) produto(s) formados.
Passo 2
Resumo químico do processo que vou usar (ideia geral, bem didática):
-
quente/ básico é um agente de oxidação forte que, sobre alcenos, primeiro adiciona hidroxilas vicinais (hidrólise → diol vicinal) e rapidamente oxida esse diol em clivagem da ligação C=C, produzindo carbonila em cada carbono originalmente dupla. - Depois, sob essas condições oxidantes, se a carbonila inicial for um aldeído ele é oxidado até ácido carboxílico; se for um carbono ligado a dois carbonos (sem hidrogênio) forma cetona.
Regra prática (importantíssima na prova): - Se o átomo de carbono do C=C tem pelo menos um hidrogênio, o fragmento resultante é oxidado até um ácido carboxílico (no trabalho forte como aqui).
- Se o átomo do C=C não tem hidrogênios (está ligado só a outros carbonos), o fragmento vira uma cetona.
Passo 3
Desenho mental do substrato e atribuição de tipos dos carbonos do C=C (vamos numerar para mapear):
- Numeração do anel:
(fechando o anel entre e ). - A metila está em
, isto é está ligada a (dupla), a e a . Portanto não tem hidrogênio ligado (é tri-substituído). -
está ligado a (dupla), a e tem 1 hidrogênio; logo é um carbono do tipo que tem hidrogênio.
Aplicando a regra do passo anterior: - O carbono
(tem H) será oxidado até um ácido carboxílico. - O carbono
(sem H) será convertido em uma cetona.
Passo 4
Mecanismo passo a passo (em palavras, com as transformações essenciais — desenhe isso na prova como etapas com setas se precisar):
- Adição de
sobre a dupla ( ou via di-hidroxilação) → formação do diol vicinal entre e . Intermediário: com o resto do anel intacto. - Oxidação forte do diol vicinal pelo
central → clivagem da ligação C1–C2, cada carbono vira carbonila: → carbonila com H (aldeído), → carbonila sem H (cetona). - Como o meio é fortemente oxidante e aquoso, o aldeído originário em
é rapidamente oxidado até ácido carboxílico. A cetona em permanece como cetona (cetona não é oxidada por nas condições típicas). - O anel se abre: os átomos
e ficam como dois interpostos entre o grupo carboxílico (em ) e a cetona (em que tem a metila). Ou seja, todos os cinco átomos de carbono (os quatro do anel + o metil) ficam numa cadeia linear com um numa ponta e uma cetona na outra ponta.
Passo 5
Construção explícita do produto por mapeamento dos átomos (mostrando que a contagem bate):
- Átomos originais:
→ vira . -
e → ficam como cada (ponte entre os grupos). -
→ vira o carbono carbonílico da cetona; ele continua ligado à (a metila) que era substituinte original.
Montando a cadeia a partir do grupo carboxílico:.
Nome comum / IUPAC do produto:(nome comum: levulínico ácido, levulinic acid).
Passo 6
Observações finais didáticas e de prova (para você gravar):
- Regra curta: em oxidação forte de alcenos, carbono com H → ácido (ou CO2 se for extremo e terminal), carbono sem H → cetona.
- No caso de ciclanos/ciclobutenos a quebra abre o anel formando diácidos ou ácido–cetona dependendo da substituição.
- Aqui, 2-metil em carbono da dupla dá ácido + cetona na mesma molécula (produto bifuncional), que é exatamente
.