Organize os seguintes álcoois na ordem da respectiva reatividade numa reação de desidratação catalisada por ácido (com o mais reativo em primeiro lugar):
1-pentanol 2-metil-2-butanol 3-metil-2-butanol
Passo 1
O enunciado pede: organizar os álcoois abaixo segundo a reatividade numa reação de desidratação catalisada por ácido, colocando o mais reativo em primeiro lugar:
- 1-pentanol
- 2-metil-2-butanol
- 3-metil-2-butanol
Informações dadas (explicitadas para não confundir): temos três álcoois com diferentes posições do grupo hidroxila e ramificações; a reação é desidratação catalisada por ácido (condição típica: H+ e aquecimento). A pergunta é apenas a ordem de reatividade (mais reativo → menos reativo).
Passo 2
Entender o mecanismo é essencial. Vou explicar passo a passo como acontece a desidratação ácido-catalisada de álcoois, porque isso é o que determina quem é mais reativo.
Mecanismo típico (E1, em álcoois secundários/terciários):
- Protonação do oxigênio do grupo
OH pelo ácido (H+), formando OH2+ (grupo saindo melhor). - Saída de água como molécula neutra: isso gera um carbocátion no carbono onde estava o
OH. Essa etapa (formação do carbocátion) costuma ser a etapa lenta e determinante da velocidade. - Remoção de um próton β por uma base (por exemplo H2O) formando a ligação dupla (alqueno).
Importante: a etapa que mais determina a velocidade é a formação do carbocátion. Então, quanto mais estável for o carbocátion que se forma, mais fácil (rápido) é a desidratação. Assim, para ordenar reatividade, devemos comparar a facilidade de formar carbocátions a partir destes álcoois.
Passo 3
O que faz um carbocátion ser mais estável? Dois efeitos principais e intuitivos:
- Hiperconjugação: mais grupos alquila ligados ao carbono carregado doam densidade por efeitos σ e estabilizam o sinal positivo. Logo: carbocátion terciário (três grupos alquila) > secundário (dois) > primário (um).
- Efeito indutivo: grupos alquila empurram elétrons por indução, ajudando a estabilizar a carga positiva.
Resultado prático simples: estabilidade dos carbocátions segue a ordem
terciário > secundário > primário.
Também mencionar: ressonância (não presente aqui) e rearranjos (hidreto/ metila) podem ocorrer se criarem um carbocátion mais estável, mas isso não muda o princípio: quanto mais estável o carbocátion possível, mais favorável será a reação.
Passo 4
Como classificar cada álcool (regra prática): contar quantos carbonos ligados diretamente ao carbono que contém o
OH.
- Se o carbono com
OH está ligado a três carbonos → álcool terciário. - Se ligado a dois carbonos → álcool secundário.
- Se ligado a um carbono → álcool primário.
Vou aplicar isso explicitamente aos três compostos (descrevo a estrutura em palavras para ficar claro):
- 2-metil-2-butanol: o carbono número 2 tem o
OH e também está ligado a três grupos alquila (um metil, outro metil/ramificação e uma cadeia etila). Portanto é um álcool terciário. - 3-metil-2-butanol: o carbono 2 tem o
OH e está ligado a dois carbonos (é um carbono secundário) — logo é álcool secundário. - 1-pentanol: o grupo
OH está no carbono 1, que está ligado a apenas um outro carbono (extremidade da cadeia) — é álcool primário.
Passo 5
Relacionando classificação com reatividade na desidratação ácido-catalisada:
- Álcoois terciários dão origem a carbocátions terciários estáveis com facilidade → desidratação rápida/mais reativa.
- Álcoois secundários dão carbocátions secundários moderadamente estáveis → reatividade intermediária.
- Álcoois primários formam carbocátions primários instáveis; a rota E1 é desfavorecida, a desidratação é lenta. Frequentemente a desidratação de primários exige condições mais rigorosas ou procede por mecanismos diferentes ou com rearranjos para formar cátions melhores — ainda assim, na comparação direta, primários são os menos reativos.
Passo 6
Aplicando tudo aos três compostos:
- 2-metil-2-butanol → álcool terciário → forma carbocátion terciário muito estável → mais reativo.
- 3-metil-2-butanol → álcool secundário → forma carbocátion secundário → reatividade intermediária.
- 1-pentanol → álcool primário → forma carbocátion primário (instável) → menos reativo.
Dica de prova: ao ver uma desidratação ácido-catalisada, primeiro classifique o álcool (1°, 2°, 3°). A ordem de reatividade segue quase sempre a ordem de estabilidade do carbocátion gerado (3° > 2° > 1°). Se houver possibilidade de rearranjo, pense se um rearranjo gera um carbocátion mais estável — isso pode afetar o produto, mas não costuma tornar um álcool primário mais reativo que um terciário.
Resposta
2-metil-2-butanol > 3-metil-2-butanol > 1-pentanol