Mostre como você prepararia no menor número de etapas possivel cada um dos compostos listados a seguir. Em cada caso apresente todas as condiçōes reacionais e reagentes usados.
1-Metilcicloexeno → 1-Bromo-1-Metilcicloexano
Passo 1
O que o enunciado pede: transformar “Metilcicloexeno” no composto alvo “\,1-Bromo-1-Metilciclohexano)”. Informações dadas (implícitas): o substrato é um alceno ciclíco monossubstituído (assumimos o isômero comum \,1-metilcicloexeno)), e o produto final tem um bromo e um metil no mesmo carbono (ou seja, adição de H e Br ao duplo ligante de modo que o bromo fique no carbono já substituído pelo metil). Não há outras restrições no enunciado.
Passo 2
Escolha do caminho mais curto (menor número de etapas sintéticas): uma única reação de adição eletrofílica de \mathrm{HBr} ao alceno sob condições iônicas (sem peróxidos) fornece diretamente o produto de Markovnikov, isto é, o bromo no carbono mais substituído. Assim, a rota de uma etapa é suficiente:
Por que essa reação funciona — explicando a teoria (passo a passo didático). 1) Natureza da reação: adição eletrofílica a alcenos. Um alceno tem uma dupla ligação \mathrm{C=C} que é rica em elétrons; reagentes ácidos como \mathrm{HBr} primeiro protonam a dupla ligação (etapa eletrofílica), formando um carbocátion; depois o ânion (neste caso \mathrm{Br^-}) ataca esse carbocátion (etapa nucleofílica), dando o produto de adição. 2) Regiocheminstra: regra de Markovnikov — o próton (\mathrm{H^+}) adiciona de forma a gerar o carbocátion mais estável possível; o haleto (Br) encerra no carbono onde o carbocátion se formou. 3) No nosso caso: ao protonar a dupla ligação do \,1-metilcicloexeno, o próton prefere se ligar ao carbono menos substituído, gerando um carbocátion no carbono que já tem o metil (mais estabilizado por efeito indutivo/hiperconjugação). Esse carbocátion é então atacado por \mathrm{Br^-}, fornecendo \,1-Bromo-1-Metilciclohexano.
Passo 4
Mecanismo detalhado (muito mastigado):
Protonação da dupla ligação: a ligação \mathrm{C=C} doa elétrons para \mathrm{H^+} (do \mathrm{HBr}), resultando na formação de um carbocátion localizado no carbono mais substituído (o carbono que carrega o metil). Escrevendo em palavras: \mathrm{C1=C2} + \mathrm{H^+} → \mathrm{C1^+}-\mathrm{C2H} (onde \mathrm{C1} é o carbono com metil).
Ataque nucleofílico: o ânion \mathrm{Br^-} ataca o carbocátion planar formando a ligação \mathrm{C-Br}. Como o carbocátion é planar, o ataque pode ocorrer de ambos os lados, dando mistura racêmica se o centro formado for quir al (no nosso caso, o carbono 1 se torna estereocentro).
Produto: \,1-Bromo-1-Metilciclohexano.
Passo 5
Condições práticas e reagentes (detalhes experimentais que você leva pro prova):
Reagente principal: \mathrm{HBr} (solução aquosa de \mathrm{HBr} ou gás \mathrm{HBr} dissolvido em solvente orgânico). Use cerca de 1{,}0–1{,}2 equivalentes de \mathrm{HBr}.
Solvente: solvente apolar pouco nucleofílico ou moderado, por exemplo \mathrm{CH_2Cl_2} (diclorometano) ou éter; também é comum usar \mathrm{HOAc} (ácido acético) se for uma solução de \mathrm{HBr} nele.
Temperatura: 0{-}25^\circ\mathrm{C} (temperatura ambiente ou ligeiramente resfriada para controlar calor de reação).
Condição importante: ABSOLUTAMENTE evitar peróxidos ou outras fontes de radicais (ou seja, “sem peróxidos”). Presença de peróxidos muda o mecanismo para radical e dá produto anti-Markovnikov (bromo no carbono menos substituído) — não queremos isso.
Trabalho-up: neutralizar com solução saturada de \mathrm{NaHCO_3} (se houver ácido), extrair com solvente orgânico, secar sobre \mathrm{Na_2SO_4}, filtrar e evaporar solvente. Purificar por destilação ou cromatografia se necessário.
Passo 6
Estereoquímica, rearranjos e competições (por que não complica):
Estereoquímica: o carbocátion é planar; o ataque do \mathrm{Br^-} pode vir de ambos os lados, portanto se o carbono formado é assimetricamente substituído, obtém-se mistura racêmica.
Rearranjos: em muitos alcenos abertos, carbocátions podem rearranjar (hidreto/álcilo) para dar espécies mais estáveis. No caso do \,1-metilcicloexeno protonado para formar o carbocátion no carbono 1, o carbocátion já é bastante estabilizado (tipo terciário/benéfico pela hibridização do anel), e rearranjos adicionais não são favoráveis ou necessários. Em anéis ciclanos pequenos pode haver alguns efeitos, mas para ciclohexeno isso é trivialmente seguro — o produto de Markovnikov é obtido preferencialmente.
Passo 7
Resumo final curto (o que escrever na prova): reagente, condição e resultado em uma etapa. Escreva exatamente isso para ganhar pontos — reagente + condição + observação sobre peróxidos.