Explique por que
-2-butanol racemiza lentamente quando em presença de solução aquosa diluída de ácido sulfúrico?
Passo 1
O enunciado pergunta por que o
-2-butanol, em presença de solução aquosa diluída de ácido sulfúrico, sofre racemização lenta. O conteúdo principal aqui é o mecanismo de reação do tipo
em meio ácido, que envolve protonação do grupo hidroxila, formação de carbocátion planar e ataque nucleofílico de água de ambos os lados do plano.
Passo 2
Em meio ácido, o primeiro evento é a protonação do grupo –OH, transformando-o num grupo –OH
que é um excelente grupo de saída. Escrevendo:
Em seguida, ocorre a saída de uma molécula de água a partir do oxônio, gerando um carbocátion secundário. Esse carbocátion
é planar (sp
), com o carbono carregado positivamente ficando num plano trigonal.
Passo 3
Como o carbocátion é planar, a molécula de água — que atua como nucleófilo — pode atacá-lo tanto pela “face superior” quanto pela “face inferior” do plano. Cada face leva a configuração distinta no produto.
Após o ataque da água forma-se um alcoxiônio protonado, que em seguida perde um próton para regenerar o –OH neutro. Como houve ataque a partir de ambas as faces, obtém-se mistura racêmica ( e
):
Após o ataque da água forma-se um alcoxiônio protonado, que em seguida perde um próton para regenerar o –OH neutro. Como houve ataque a partir de ambas as faces, obtém-se mistura racêmica (
Passo 4
A velocidade é lenta porque a etapa lenta (determinante da velocidade) é a formação do carbocátion, que tem alta energia de ativação. Além disso, em meio aquoso diluído o equilíbrio de protonação e saída de água não favorece muito a geração do carbocátion.
Resposta
A racemização ocorre porque, em meio ácido, o
-2-butanol sofre um mecanismo
via carbocátion planar, permitindo que o nucleófilo (água) ataque igualmente de ambos os lados e forme uma mistura racêmica.