Ordene os seguintes alcenos de acordo com (a) suas estabilidades relativas, (b) reatividade perante reações de hidrogenação. Justifique suas respostas.
trans-3-hexeno; 1-hexeno; 2-metil-2-penteno; cis-2-hexeno; 2,3 -dimetil-2-buteno
Passo 1
O enunciado pede duas ordenações para o mesmo conjunto de alcenos:
- (a) ordenar os alcenos por suas estabilidades relativas (do mais estável ao menos estável);
- (b) ordenar os alcenos pela reatividade perante hidrogenação (do mais reativo ao menos reativo).
Os alcenos a ordenar são:
- trans-3-hexeno
- 1-hexeno
- 2-metil-2-penteno
- cis-2-hexeno
- 2,3-dimetil-2-buteno
Informações úteis (fornecidas pelo enunciado): só os nomes das moléculas. Não há dados numéricos de energias, portanto a comparação será qualitativa, baseada em princípios gerais de estabilidade de alcenos e no fato conhecido de que a reatividade em hidrogenação é (em geral) inversamente relacionada à estabilidade do alceno.
Passo 2
Conceitos fundamentais (aula rápida e direta, com jeitinho de amigo):
-
Critério principal de estabilidade de alcenos: grau de substituição do carbono da dupla e efeitos estéricos.
- Alquenos mais substituídos (mais grupos alquila ligados aos carbonos da dupla) são mais estáveis. Isso vem de hiperconjugação e efeito indutivo dos grupos alquila que doam densidade eletrônica para a dupla, estabilizando-a.
- Em termos simples, a regra empírica é: tetrasubstituído
trissubstituído dissubstituído monossubstituído etileno (substituição zero). - Além disso, quando dois alcenos têm o mesmo grau de substituição, a conformação trans costuma ser mais estável que a cis, porque o isômero cis sofre maior tensão estérica entre substituintes próximos.
-
Como contar “substituição”: conta-se o número total de grupos alquila (átomos de carbono) diretamente ligados aos dois carbonos da dupla (exclui-se a ligação carbono–carbono entre os dois átomos da dupla). Exemplos rápidos:
- Um alceno monossubstituído tem 1 grupo alquila ligado à dupla (ex.: 1-hexeno).
- Um alceno dissustituído tem 2 grupos alquila no total (p.ex.: trans-3-hexeno, cis-2-hexeno).
- Trissubstituído tem 3; tetrasubstituído tem 4.
-
Relação com hidrogenação:
- A reação de hidrogenação (adicionar H
à dupla) libera energia ( negativo). Quanto mais estável o alceno, menos energia se libera na hidrogenação (pois o alceno já está mais “próximo” em energia do alcano). Logo, reatividade (ou exotermicidade da hidrogenação) é, grosso modo, inversa à estabilidade: o alceno menos estável hidrogena mais facilmente/gera maior liberação de energia por mol.
- A reação de hidrogenação (adicionar H
Passo 3
Aplicando a contagem de substituição e o critério cis/trans a cada alceno — aqui eu explico passo a passo como determinar quantos grupos alquila há na dupla para cada molécula:
-
2,3-dimetil-2-buteno.
- Estrutura: o dobramento faz com que ambos os carbonos da dupla (C2 e C3 do buteno) tenham dois grupos metila cada (cada um está ligado a dois carbonos além do outro carbono da dupla).
- Portanto há quatro grupos alquila totais diretamente ligados à dupla: é um alceno tetrasubstituído (
). - Consequência: muito estável.
-
2-metil-2-penteno.
- Aqui a dupla está em C2=C3 da cadeia pentena, e há um metil ligado em C2.
- C2 tem dois grupos alquila (o grupo metil substituinte e o segmento da cadeia C1), e C3 tem um grupo alquila (o restante da cadeia). No total: três grupos alquila → trissubstituído (
). - Consequência: menos estável que tetrasubstituído, mais estável que dissubstituído.
-
trans-3-hexeno.
- Dupla interna
numa cadeia hexila. Cada carbono da dupla está ligado a um grupo alquila (uma extremidade da cadeia) e a um hidrogênio. Total = dois grupos alquila → dissubstituído ( ). - Como é trans, sofre menos tensão estérica que a conformação cis equivalente, então é mais estável que o dissubstituído cis.
- Dupla interna
-
cis-2-hexeno.
- Também é dissubstituído (
), porque em 2-hexeno cada carbono da dupla tem um grupo alquila e um hidrogênio. - Por ser cis, tem mais interação estérica entre os substituintes do que o trans, logo é menos estável que o trans equivalente.
- Também é dissubstituído (
-
1-hexeno.
- É um alceno terminal: a dupla é terminal (C1=C2). O carbono terminal tem dois hidrogênios; só existe um grupo alquila ligado à dupla no total → monossubstituído (
). - Consequência: menos estabilização por hiperconjugação que os internos; portanto é o menos estável do grupo.
- É um alceno terminal: a dupla é terminal (C1=C2). O carbono terminal tem dois hidrogênios; só existe um grupo alquila ligado à dupla no total → monossubstituído (
Passo 4
Ordenando por estabilidade usando as classificações acima:
- Primeiro, o tetrasubstituído (
) fica no topo: 2,3-dimetil-2-buteno. - Depois o trissubstituído (
): 2-metil-2-penteno. - Depois os dissubstituídos (
): entre eles, trans é mais estável que cis, então trans-3-hexeno > cis-2-hexeno. - Por fim o monossubstituído (
): 1-hexeno (menos estável).
Então a ordem do mais estável para o menos estável é:
2,3-dimetil-2-buteno 2-metil-2-penteno
trans-3-hexeno
cis-2-hexeno
1-hexeno.
2,3-dimetil-2-buteno
Passo 5
Passando para reatividade frente à hidrogenação: como explicado, em termos gerais a reatividade (ou exotermicidade) da hidrogenação é inversa à estabilidade do alceno. Assim o alceno menos estável hidrogena com maior facilidade/gera maior liberação de energia por mol do que o mais estável.
Invertemos a ordem do Passo 4:
- Mais reativo (mais fácil de hidrogenar): 1-hexeno.
- Depois: cis-2-hexeno (mais reativo que o trans correspondente).
- Depois: trans-3-hexeno.
- Depois: 2-metil-2-penteno.
- Menos reativo: 2,3-dimetil-2-buteno.
Passo 6
Breve recapitulação e dica de prova (calma, você consegue!):
- Conte sempre quantos grupos alquila estão ligados diretamente aos dois carbonos da dupla. Esse número determina a classificação mono/di/tri/tetra e dá a tendência de estabilidade.
- Se dois compostos tiverem o mesmo grau de substituição, compare cis vs trans: trans é mais estável que cis por menor tensão estérica.
- Para hidrogenação, lembre-se: quanto mais estável o alceno, menos energia libera ao hidrogenar (logo é menos reativo na hidrogenação padrão). Isso vale quase sempre para comparações simples como essa.
Resposta
(a) 2,3-dimetil-2-buteno
2-metil-2-penteno
trans-3-hexeno
cis-2-hexeno
1-hexeno
(b) 1-hexeno
cis-2-hexeno
trans-3-hexeno
2-metil-2-penteno
2,3-dimetil-2-buteno