Em meio ácido, os álcoois sofrem reação de desidratação. Preveja os produtos principais da desidratação dos seguintes álcoois.
2-metilbutan-2-ol
2-metilbutan-2-ol
Passo 1
O enunciado pede: prever os produtos principais da desidratação, em meio ácido, do álcool chamado 2-metilbutan-2-ol.
Informações fornecidas e observações imediatas que precisamos manter claras:
Informações fornecidas e observações imediatas que precisamos manter claras:
- A substância é o álcool 2-metilbutan-2-ol (um álcool terciário): o grupo hidroxila está no carbono 2 de uma cadeia butílica que também tem um metil ligado nesse mesmo carbono.
- Reação: desidratação em meio ácido (ou seja, perda de uma molécula de água formando alcenos).
- O que devemos entregar: quais alcenos (nomes/estruturas) serão formados como produtos principais e qual deles será majoritário.
- Átomos carbono relevantes para eliminação: o carbono que tem o grupo OH é o carbono 2; os carbonos adjacentes (beta) aos quais podem ser removidos hidrogênios são o carbono 1 (à esquerda) e o carbono 3 (à direita). Esses são os locais que darão origem a diferentes alcenos quando ocorrer a eliminação.
Passo 2
Conceito básico que vamos usar (aula rápida, passo a passo): como acontece a desidratação ácida de álcoois (mecanismo e raciocínio sobre produtos).
- Em meio ácido o primeiro passo é protonar o oxigénio do grupo
OH, transformando-o em uma boa saída: água. Isso é feito por um ácido forte (p.ex. H2SO4). Explicando em palavras: o ácido doa um próton ao oxigénio, e o protonado vira , que é água e sai facilmente. - Depois de a água sair, forma-se um cátion carbônio (carbocátion). Para o nosso álcool, a saída da água deixa um carbocátion no carbono 2. Esse carbocátion é terciário (estável), porque o carbono 2 está ligado a três grupos alquila — estabilidade do cátion determina muito quais produtos aparecem.
- O último passo é a desprotonação de um carbono adjacente (beta) por uma base (p.ex. a própria água), formando a dupla ligação (eliminação). Cada conjunto de hidrogênios beta disponível pode levar a um alceno diferente.
Passo 3
Aplicando o mecanismo ao 2-metilbutan-2-ol — descrição passo a passo dos estados:
- Estrutura do álcool (texto descritivo): o carbono 2 tem três grupos ligados: um metil (CH3), o grupo CH3 do carbono 1 (pois a cadeia à esquerda é um metil), e o grupo etila à direita (CH2CH3). O OH está ligado a esse carbono 2. Em notação simples:
. - Protonação do OH → formação de
no carbono 2. - Saída de água → formação do carbocátion terciário em C2:
.
Passo 4
Quais hidrogênios podem ser removidos (beta-hidrogênios) e que alcenos cada remoção gera:
- Beta-hidrogênios em C1 (o grupo metil ligado ao C2 à esquerda): se a base remover um H de C1, a dupla ficará entre C1 e C2. Produto: um alceno terminal chamado 2-metilbut-1-eno (nome sistemático:
2-methylbut-1-ene ). Estrutura esquemática: CH_2=C(CH_3)-CH_2-CH_3 . - Beta-hidrogênios em C3 (o carbono imediatamente à direita, que é
CH_2 antes da eliminação): se a base remover um H de C3, a dupla ficará entre C2 e C3. Produto: um alceno internal chamado 2-metilbut-2-eno (nome sistemático: 2-methylbut-2-ene ). Estrutura esquemática: CH_3-C(CH_3)=CH-CH_3 .
Passo 5
Regra de seletividade (por que um produto é majoritário): explicação da regra de Saytzeff (Zaitsev)
- A regra de Saytzeff diz que, em eliminações E1 (como aqui), o alceno mais substituído (o mais estabilizado por grupos alquila) tende a ser o produto majoritário. Isso acontece porque alcenos mais substituídos têm maior estabilidade por efeito indutivo e hiperconjugação dos grupos alquila.
- Comparando os dois produtos:
-
2-methylbut-2-ene tem a dupla ligação internal e é mais substituído (equivale a um alceno tri-substituído, ou seja, três grupos alquila ligados aos carbonos da dupla), portanto é mais estável. -
2-methylbut-1-ene é um alceno terminal e menos substituído (disubstituído), portanto menos estável.
-
- Conclusão: a formação via remoção do H em C3 (dando
2-methylbut-2-ene ) será favorecida; o outro alceno aparece em menor quantidade.
Passo 6
Observações finais sobre estereoquímica e rearranjos:
- Aqui o carbocátion formado é terciário e já bem estabilizado, então não há impulso forte para rearranjos (hidreto ou metil shift) que gerassem outros carbocátions mais estáveis — logo não esperamos outros alcenos por rearranjo significativo.
- Quanto à estereoquímica:
2-methylbut-2-ene não apresenta isomeria E/Z relevante neste caso porque um dos carbonos da dupla tem substituintes idênticos (dois metil), então não há dois substituintes distintos de cada lado que gerem geometricidade. 2-methylbut-1-ene é terminal, também sem isomeria geométrica.
Resposta
2-methylbut-2-ene (produto majoritário)
2-methylbut-1-ene (produto minoritário)
2-methylbut-1-ene (produto minoritário)