a. Justifique por que o 1-metilciclopentanol é o produto principal da seguinte reação:
b. Escreva o mecanismo da reação!
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} / \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}
OH
(99%)
+
OH
(1%)

Passo 1

O enunciado trata da hidratação ácida de metilidenociclopentano (SMILES: C=C1CCCC1) em meio \mathrm{H_2O}/\mathrm{H_2SO_4}, que gera principalmente 1-metilciclopentanol (SMILES: CC1(O)CCCC1) e, em pequena quantidade, ciclopentilmetanol (SMILES: OCC1CCCC1). O conteúdo envolvido é adição eletrofílica de ácido a alcenos e estabilidade de carbocátions (Regra de Markovnikov).

Passo 2

Quando o alceno reage com H^+, o próton se liga ao carbono menos substituído da dupla ligação (o metileno exocíclico), gerando um carbocátion no carbono anelar, que é secundário e, portanto, muito mais estável que o carbocátion primário formado se o H^+ fosse adicionado ao carbono anelar. Esse carbocátion secundário é atacado pela água, levando – após desprotonação – ao 1-metilciclopentanol. A rota que formaria o carbocátion primário (levando ao grupo -CH_2OH exocíclico) é muito menos favorecida, por isso é obtido em apenas 1 %.

Passo 3

Mecanismo detalhado da via principal (formação do 1-metilciclopentanol):
  1. Protonação do alceno
\mathrm{C=C1CCCC1} + H^+ \;\xrightarrow{\text{protonação no metileno}}\; \underset{\text{carbocátion secundário}}{\mathrm{[\,C^+–C1CCCC1\,]}}çãáá
  1. Ataque nucleofílico da água
\mathrm{[\,C^+–C1CCCC1\,]} + H_2O \;\longrightarrow\; \underset{\text{oxônio protonado}}{\mathrm{[\,C(OH_2^+)–C1CCCC1\,]}}ô
  1. Desprotonação
\mathrm{[\,C(OH_2^+)–C1CCCC1\,]} \;\xrightarrow{-H^+}\; \mathrm{CC1(O)CCCC1}
Nesse esquema, cada seta curva (não desenhada aqui) vai do par de elétrons (ligações \pi ou par solitário do oxigênio) até o próton H^+ ou até o centro carbocatiônico, conforme a etapa.

Resposta

(a) O produto principal é o 1-metilciclopentanol porque, segundo a Regra de Markovnikov, a protonação do duplo vínculo gera o carbocátion secundário mais estável, que leva ao OH ligado ao carbono anelar substituído.
(b) O mecanismo é a adição eletrofílica de H^+ ao alceno (formando o carbocátion mais estável), seguida de ataque de H_2O e desprotonação, como detalhado no Passo 3.

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