Onde você esperaria encontrar o oxigênio marcado se realizasse a hidrólise do benzoato de metila catalisada por ácido em água marcada com { }^{18} \mathrm{O} ? Escreva um mecanismo detalhado para justificar a sua resposta.

Passo 1

O enunciado pede para identificar em qual produto e em qual posição o oxigênio marcado ( ^{18}\mathrm{O}) aparece quando hidro
adlisa
admos o benzoato de metila sob catálise ácida em água marcada com \mathrm{H}_2{}^{18}\mathrm{O}. O conteúdo envolvido é o mecanismo de hidrólise ácida de ésteres, que passa por protonação do carbonila, ataque nucleofílico de água, formação de intermediário tetraédrico e saída do grupo alcoxi. Vamos acompanhar onde fica o oxigênio da água marcada.

Passo 2

Protonação da carbonila do éster. A molécula de ácido gera \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+, que transfere um próton ao oxigênio carbonílico do benzoato de metila:
\mathrm{PhCO}_2\mathrm{Me} \;+\;\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+ \;\longrightarrow\;\mathrm{PhC(OH^+)}_2\mathrm{Me}
Isso torna o carbono mais eletrofílico, preparando-o para o ataque.

Passo 3

Ataque nucleofílico da água marcada. A água isotopicamente marcada \mathrm{H}_2{}^{18}\mathrm{O} ataca o carbono carbonílico protonado, formando o intermediário tetraédrico:
\mathrm{PhC(OH^+)}_2\mathrm{Me} \;+\;\mathrm{H}_2{}^{18}\mathrm{O}\;\longrightarrow\;\mathrm{PhC(OH)(O}^{18}\mathrm{H})(\mathrm{OMe})\,.
Nesse ponto, o oxigênio marcado já está ligado ao carbono central.

Passo 4

Rearranjo de prótons para preparar o grupo metoxi como bom grupo de saída. Há transferência de próton interno (ou via solvente) para o oxigênio \mathrm{OMe}, gerando \mathrm{PhC(OH)(O}^{18}\mathrm{H})(\mathrm{OMeH}^+).

Passo 5

Saída de metanol. O grupo \mathrm{OMeH}^+ deixa o intermediário, formando metanol (sem marcação) e o cátion protonado do ácido:
\mathrm{PhC(OH)(O}^{18}\mathrm{H})(\mathrm{OMeH}^+)\;\longrightarrow\;\mathrm{PhC(OH)(O}^{18}\mathrm{H})^+ \;+\;\mathrm{MeOH}.
O metanol que sai contém o oxigênio original do éster, não marcado.

Passo 6

Desprotonação final. O cátion protonado do ácido perde um próton para o solvente, dando o ácido benzoico com o oxigênio marcado na hidroxila:
\mathrm{PhC(OH)(O}^{18}\mathrm{H})^+\;\longrightarrow\;\mathrm{PhCO}_2{}^{18}\mathrm{H}\;+\;\mathrm{H}^+.

Resposta

O oxigênio ^{18}\mathrm{O} será encontrado na hidroxila do ácido benzoico formado.

Exercícios relacionados