Mostre como o 1-butino poderia ser sintetizado a partir de cada um dos seguintes compostos:
1-buteno

Passo 1

O que o enunciado pede e o que já temos:
\text{Dado: 1-buteno } \quad \mathrm{CH_2}= \mathrm{CH}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}
\text{Produto desejado: 1-butino (1-butyne) } \quad \mathrm{HC}\equiv\mathrm{C}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}
Portanto a pergunta é: mostre um procedimento (sequência de reações) que transforme \mathrm{CH_2}= \mathrm{CH}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3} em \mathrm{HC}\equiv\mathrm{C}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}.
Informações relevantes já dadas: apenas o reagente inicial ( \text{1-buteno}) e o objetivo ( \text{1-butino}). Não há mais restrições no enunciado.

Passo 2

Escolha da estratégia (por que esse caminho?)
Raciocínio simples: queremos transformar uma ligação dupla (\mathrm{C}=\mathrm{C}) numa tripla (\mathrm{C}\equiv\mathrm{C}) entre os carbonos 1 e 2. Um método clássico e direto é:
  1. adicionar halogênio à dupla para obter um di-haloalcano vicinal (halogenação), e depois
  2. promover duas eliminações (dehidrohalogenações) para formar a ligação tripla.
Esse método é didático e costuma ser cobrado: é o caminho mais básico que não requer reagentes exóticos. Outras rotas existem, mas seriam mais complicadas ou usam química mais avançada; aqui vamos ao que é prático para prova.

Passo 3

Primeira etapa — halogenação da dupla
Reação proposta:
\mathrm{CH_2}= \mathrm{CH}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}\xrightarrow{\mathrm{Br_2,\;CCl_4\;(ou\;CH_2Cl_2)}} \mathrm{BrCH_2-CHBr-CH_2-CH_3}
Explicação didática da etapa:
  • O \mathrm{Br_2} adiciona à ligação dupla por um mecanismo eletrofílico: forma-se primeiro um bromônio (espécie cíclica) e depois o íon \mathrm{Br^-} ataca do lado oposto (adição anti). O resultado é um dibrometo vicinal (bromos nos carbonos 1 e 2).
  • Produto desta etapa: 1,2-dibromobutano, cuja fórmula estrutural é \mathrm{BrCH_2-CHBr-CH_2-CH_3}.
  • Condições práticas: solvente inerte (por ex. \mathrm{CCl_4} ou \mathrm{CH_2Cl_2}), temperatura ambiente. A stereoisomeria (anti) não nos preocupa aqui porque a etapa seguinte eliminaos haletos.

Passo 4

Segunda etapa — duas eliminações (dehidrohalogenação) para formar a tripla
Reação proposta:
\mathrm{BrCH_2-CHBr-CH_2-CH_3}\xrightarrow{\text{excess }\mathrm{NaNH_2},\;\mathrm{NH_3(l)}} \mathrm{HC}\equiv\mathrm{C}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}
\text{seguido por: } \xrightarrow{\mathrm{H_2O\; (workup)}} \text{1-butino}
Explicação didática da etapa:
  • Cada eliminação \mathrm{E2} remove um \mathrm{H} adjacente e um \mathrm{Br} para formar primeiro um alceno e depois o alcino. A sequência é: vic-dibrometo → bromoalceno → alcino.
  • Essas eliminações exigem uma base muito forte, porque formar o alcino envolve remover hidrogênios pouco ácidos; além disso, para terminalizar o alcino é comum que a base forte deprotonize o alcino intermediário formando o acetilureto aniónico. Por isso usa-se \mathrm{NaNH_2} em \mathrm{NH_3(l)} — é um conjunto de reagentes muito usual para promover dupla eliminação e gerar alcinos terminais.
  • Quantidade prática: usa-se excesso de \mathrm{NaNH_2} (tipicamente 2–3 equivalentes; muitas fontes recomendam 3 equiv. para garantir a segunda eliminação e lidar com a desprotonação do alcino). Depois da reação com \mathrm{NaNH_2} você faz um “workup” com \mathrm{H_2O} (ou \mathrm{NH_4Cl} aquoso) para protonar o acetilureto e obter o alcino neutro.
  • Observação importante: bases menos fortes (como \mathrm{KOH} a quente) podem promover uma eliminação, mas frequentemente não são eficientes para dar alcinos terminais limpos; por isso \mathrm{NaNH_2}/ \mathrm{NH_3} é o procedimento padrão para provas e laboratório.

Passo 5

Mecanismo esquemático passo a passo (para você decorar e aplicar na prova)
  1. Primeiro \mathrm{E2}: a base retira um próton \beta e sai um \mathrm{Br^-}; forma-se um alceno (bromoalceno). Repare que essa eliminação é anti (geometricamente favorecida), mas não precisa decorar a estereoemissão aqui — basta saber que a eliminação ocorre.
  2. Segunda \mathrm{E2}: a base retira outro próton adjacente ao outro carbono que ainda tem bromo, formando a ligação tripla. Após essa segunda eliminação você obtém o alcino (ou, se a base for muito forte e em excesso, inicialmente o acetilureto aniónico).
  3. Workup: adição de água protona o ânion acetilídeo e dá o alcino terminal desejado.
Mnemônico rápido: halogenação (adiciona Br) → dupla eliminação com base muito forte → workup com água.

Passo 6

Sequência final escrita de forma compacta (para copiar na prova)
\mathrm{CH_2}= \mathrm{CH}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}\xrightarrow{\mathrm{Br_2}} \mathrm{BrCH_2-CHBr-CH_2-CH_3}\xrightarrow{\text{excess }\mathrm{NaNH_2},\;\mathrm{NH_3(l)}} \mathrm{HC}\equiv\mathrm{C}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}\xrightarrow{\mathrm{H_2O}} \text{1-butino}
Dica amiga: na prova, escreva os reagentes na ordem em que são adicionados, explique brevemente "adição de \mathrm{Br_2}" e “dupla eliminação com \mathrm{NaNH_2} seguida de protonação”. Isso costuma garantir pontos fáceis.

Resposta

  1. \mathrm{Br_2} (adicionar à dupla) \n2) excesso de \mathrm{NaNH_2} em \mathrm{NH_3(l)}, seguido de \mathrm{H_2O}

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