Mostre como o 1-butino poderia ser sintetizado a partir de cada um dos seguintes compostos:
etino e brometo de etila

Passo 1

O que o problema pede: mostrar como obter o 1-butino a partir dos compostos fornecidos. Informações dadas: temos etino (acetileno) e brometo de etila (bromoetano) como reagentes disponíveis. O produto desejado é o 1-butino, cuja fórmula estrutural é \mathrm{CH_3CH_2C\equiv CH}. Neste passo apenas identificamos o que nos deram e o que precisamos obter.

Passo 2

Ideia geral (sem resolver ainda): para transformar um alcino terminal em um alcino mais longo por um carbono ou cadeia, a estratégia clássica é:
  1. Desprotonar o alcino terminal para formar o ânion acetilídeo (nucleófilo forte).
  2. Fazer uma reação de substituição nucleofílica do tipo SN2 desse acetilídeo com um haleto de alquila primário (aqui o brometo de etila).
    Isso conecta as duas partes e gera o 1-butino. Agora vou explicar cada conceito usado, devagar e didaticamente.

Passo 3

Conceito 1 — acidez do alcino terminal e formação do acetilídeo:
  • Um alcino terminal (como o etino, \mathrm{HC\equiv CH}) tem um hidrogênio “terminal” ligado ao carbono sp, que é relativamente ácido comparado a hidrogênios alifáticos: o valor de \mathrm{p}K_a desse hidrogênio é aproximadamente \;25.
  • Para removê-lo precisamos de uma base cuja conjugada ácida tenha \mathrm{p}K_a maior (base mais forte que o ácido que queremos neutralizar). Exemplos práticos de bases que funcionam: \mathrm{NaNH_2} (sódio amida, em amônia líquida) ou \mathrm{n\textrm{-}BuLi} (butil-lítio). Essas bases são suficientemente fortes para gerar o ânion acetilídeo \mathrm{HC\equiv C^-}.
  • Reação de desprotonação (escrever a equação ajuda a ver):
    \mathrm{HC\equiv CH + NaNH_2 \rightarrow HC\equiv C^-Na^+ + NH_3}.
    Expliquei porque escolhemos uma base forte: bases fracas (como \mathrm{NaOH} ou \mathrm{KOH} a frio) normalmente não desprotonam eficientemente um alcino terminal.

Passo 4

Conceito 2 — acetilídeo como nucleófilo e reação SN2:
  • O acetilídeo \mathrm{HC\equiv C^-} é um nucleófilo forte e ataca haletos de alquila primários por um mecanismo SN2, substituindo o haleto por si mesmo e formando a nova ligação carbono–carbono.
  • O brometo de etila ( \mathrm{CH_3CH_2Br}) é um bom eletrofílico para SN2 porque é primário e o bromo é um bom grupo saída.
  • Reação de alquilação (escrever a equação):
    \mathrm{HC\equiv C^-Na^+ + CH_3CH_2Br \rightarrow CH_3CH_2C\equiv CH + NaBr}.
  • Assim obtemos exatamente o 1-butino \mathrm{CH_3CH_2C\equiv CH}.

Passo 5

Sequência prática detalhada (passo a passo de laboratório, mas explicado conceitualmente):
  1. Em um solvente apropriado (ex.: amônia líquida se usar \mathrm{NaNH_2}, ou THF se usar \mathrm{n\textrm{-}BuLi}), acrescentar 1,0 equivalente de etino \mathrm{HC\equiv CH}.
  2. Adicionar cerca de \;1{,}05 a \;1{,}1 equivalente de \mathrm{NaNH_2} (ou 1,0 equiv de \mathrm{n\textrm{-}BuLi}) para formar o acetilídeo. A mistura contém então \mathrm{HC\equiv C^-Na^+}.
  3. Após formar o acetilídeo, adicionar \;1{,}1 a \;1{,}2 equiv de \mathrm{CH_3CH_2Br} lentamente (controle de temperatura) para promover a reação SN2. Se necessário, aquecer moderadamente para completar a reação.
  4. Após consumo do reagente, fazer o trabalho de rotina: hidrólise leve (água ou solução amortecida), extração orgânica, secagem e purificação (destilação à pressão reduzida ou cromatografia) para isolar o 1-butino.
    Explicação por que funcionam essas quantidades: usar um pequeno excesso do eletrófilo evita rendimento limitado por impurezas e garante que o nucleófilo seja consumido; usar ligeiro excesso da base evita que alguma porção do alcino não seja desprotonada.

Passo 6

Por que essa rota é boa e que problemas evitar:
  • Por que SN2 e não E2? Com haleto primário e um nucleófilo como acetilídeo, SN2 é favorecido; não haverá eliminação significativa. Se o haleto fosse secundário/terciário, SN2 seria lento e haveria competição com eliminação — por isso precisamos de um haleto primário (brometo de etila serve bem).
  • Por que não usar bases fracas? Porque não formariam o acetilídeo em rendimento aceitável.
  • Alternativas: em vez de \mathrm{NaNH_2} você pode usar \mathrm{n\textrm{-}BuLi} (em \mathrm{THF}), ou \mathrm{NaH} em alguns casos. Mas \mathrm{NaNH_2} é clássico para desprotonar alcinos em sínteses de alquinos alquilados.

Passo 7

Resumo do mecanismo em palavras simples (para guardar na prova):
  1. Desprotonação do alcino terminal gera um ânion acetilídeo (nucleófilo forte).
  2. O acetilídeo realiza ataque nucleofílico por SN2 sobre o brometo de etila (ejecta \mathrm{Br^-}), formando a nova ligação C–C e produzindo o 1-butino.
    Sabe aquela receita curta para decorar: “desprotonar → nucleófilo acetilídeo → SN2 com R–Br → alcino mais longo”.

Resposta

\mathrm{HC\equiv CH \xrightarrow{1.\\ NaNH_2\\ (liq\\ NH_3)} HC\equiv C^-Na^+ \xrightarrow{2.\\ CH_3CH_2Br} CH_3CH_2C\equiv CH}

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