Iniciando por qualquer haleto de alquila apropriado, e usando quaisquer outros reagentes necessários, indique como podem ser feitas as sínteses para cada um dos seguintes produtos apresentados. Quando houver mais de uma alternativa, aponte aquela em que dará maior rendimento. \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CO}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5}
Passo 1
O enunciado pede que, partindo de qualquer haleto de alquila apropriado, eu indique como sintetizar o composto \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}. Devemos apresentar rotas a partir de haletos de alquila (podemos escolher qual haleto usar) e, quando houver alternativas, indicar qual dará maior rendimento. As informações relevantes: o produto é o éster acetato de benzila (nome comum: acetato de benzila), que tem a fórmula estrutural \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OCOCH}_{3}. Não há restrições adicionais no enunciado, podemos usar quaisquer reagentes necessários.
Passo 2
Escolha do haleto de partida e ideia geral. Como o grupo alcoóxi no produto é o grupo benzila \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}{-}, o haleto de alquila mais direto é o haleto benzílico, por exemplo \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl} (cloreto de benzila) ou \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} (brometo de benzila). Esses haletos benzílicos reagem bem em substituições nucleofílicas porque o carbono benzílico é ativado (facilita SN1 e SN2). Então vou usar \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl} como haleto de partida nas rotas propostas (poderia usar o brometo análogo).
Passo 3
Rota direta (uma etapa) — substituição nucleofílica bimolecular (\mathrm{S_N2}) com acetato: ideia e equação global. A maneira mais simples e eficiente é fazer o ataque do íon acetato sobre o haleto benzílico, deslocando o haleto e formando o éster diretamente. Equação global:
Mecanismo e por que funciona bem: o íon acetato \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}^{-} é um nucleófilo que ataca o carbono benzílico por um mecanismo \mathrm{S_N2}, expulsando \mathrm{Cl}^{-}. Carbonos benzílicos primários são rápidos em \mathrm{S_N2} porque a estabilização do estado de transição é boa e não há muita estereoburaco. Resultado: reação rápida e em geral alto rendimento.
Passo 4
Condições experimentais recomendadas para a rota direta e variação que melhora rendimento. Para obter alto rendimento faça:
reagentes: \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl} e \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}\mathrm{Na} (ou \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}\mathrm{K});
solvente: solvente polar aprótico como acetona ou \mathrm{DMF} favorece \mathrm{S_N2};
temperatura: aquecimento moderado (ex.: 50\mbox{–}80^\circ\mathrm{C}) se necessário;
razão estequiométrica: usar ligeiro excesso de acetato (1,2–2,0 equiv) para empurrar a reação para a frente;
trabalho-up: extração com éter + lavagem e remoção do solvente; pode-se purificar por destilação fracionada ou cromatografia.
Variação de alto rendimento: usar acetato de prata (\mathrm{AgOAc}) em meio \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}\mathrm{H} ou em solvente orgânico. A vantagem é que \mathrm{AgCl} precipita, deslocando fortemente o equilíbrio e aumentando rendimento. Equação simplificada:
Este é frequentemente o melhor método quando se quer a rota mais direta e de maior rendimento.
Passo 5
Explicação didática do mecanismo \mathrm{S_N2} (passo-a-passo, sem pular etapas).
O nucleófilo é o íon acetato \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}^{-}, com par de elétrons livres no oxigênio.
O eletrofílico é o carbono ligado ao halogênio em \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}.
No \mathrm{S_N2} ocorre um ataque concertado: o oxigênio do acetato aproxima-se do carbono benzílico, começa a formar a ligação \mathrm{C}{-}\mathrm{O} enquanto a ligação \mathrm{C}{-}\mathrm{Cl} se rompe. Não há intermediário carbocatiônico isolado.
O resultado é o éster \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OCOCH}_{3} e \mathrm{Cl}^{-}. Se usar \mathrm{AgOAc}, o \mathrm{Cl}^{-} forma \mathrm{AgCl} sólido removendo o haleto da mistura e favorecendo o produto.
Exemplo numérico/analogia: pense no acetato como uma chave que abre a bolsinha (o carbono) e o cloreto como um cadeado que cai fora; como o carbono benzílico é “fácil de abrir”, a troca é suave e rápida.
Passo 6
Rota alternativa (duas etapas): hidrólise do haleto para dar álcool benzílico seguida de acetilação. Esta rota é útil se você não quiser reagir diretamente com acetato, ou se desejar purificar o álcool primeiro.
Etapa A — hidrólise (substituição por \mathrm{OH}^{-}):
Condições: aquoso, aquecimento leve, ou usar solução alcoólica de \mathrm{KOH} / \mathrm{NaOH}; o haleto benzílico é facilmente hidrolisado por \mathrm{S_N2}.
Etapa B — acetilação do álcool (formação do éster). Duas opções eficientes:
A acetilação com anidrido acético + DMAP ou com \mathrm{AcCl} + piridina costuma dar rendimentos muito altos (quase quantitativos) na passagem álcool → éster. Porém, como essa rota tem duas etapas, o rendimento global será produto dos rendimentos parciais e tipicamente menor que a rota direta boa de uma etapa.
Passo 7
Comparação de rendimentos e recomendação final.
Rota direta \mathrm{S_N2} com \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CO}_{2}^{-} (\mathrm{NaOAc} ou \mathrm{KOAc}) em solvente polar aprótico: rendimento bom a muito bom.
Rota com \mathrm{AgOAc}: geralmente a melhor em rendimento e simplicidade prática para haletos benzílicos, porque a precipitação de \mathrm{AgCl} desloca completamente a reação para o produto.
Rota em duas etapas (hidrólise → acetilação): cada etapa pode ter alto rendimento, mas o rendimento global costuma ser menor que a rota direta com \mathrm{AgOAc}, além de ser mais trabalhosa.
Portanto, a melhor escolha (maior rendimento e mais simples) é a rota direta usando \mathrm{AgOAc}, ou se \mathrm{Ag} for indesejável por custo, usar \mathrm{NaOAc} em acetona/DMF com leve aquecimento.
Passo 8
Dicas práticas e observações finais rápidas (para a prova):
Sempre que tiver haletos benzílicos, pense em \mathrm{S_N2} direto com o nucleófilo que já contém o grupamento desejado (aqui, acetato). É curto e eficiente.
Se usar \mathrm{NaOAc}, escolha solvente aprótico para favorecer \mathrm{S_N2}; se usar \mathrm{AgOAc}, a precipitação ajuda o rendimento.
Se tiver o álcool benzílico à mão, acetilação com anidrido acético + DMAP ou \mathrm{AcCl} + piridina é quase sempre quantitativa.
Para escrever no exame, mostre a equação da rota direta e comente brevemente por que é \mathrm{S_N2} e por que \mathrm{AgOAc} melhora rendimento.
\text{Rota em duas etapas (hidrólise + acetilação):}\quad \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl} \xrightarrow{\mathrm{OH}^{-}} \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}óçã