O oxirano é um éter cíclico que sofre reação de clivagem. Considerando o 2metiloxirano qual produto você espera que seja formado quando:
For clivado com
em metanol?
For clivado com
Passo 1
O enunciado pede: qual produto é formado quando o oxirano 2‑metiloxirano é clivado por
em metanol?
Informações dadas e importantes:
Informações dadas e importantes:
- O substrato é o 2‑metiloxirano (fórmula estrutural:
, um epóxido com um metil ligado ao segundo carbono). - O nucleófilo/base é o ânion metóxido
em metanol (solvente protico). - A pergunta é: qual produto orgânico final (após a abertura do anel e eventual protonação) será formado?
Passo 2
Conceito necessário: reatividade de epóxidos (o que você precisa saber para a prova, explicado devagar como se eu estivesse te ajudando no plantão de estudo)
- Um epóxido (oxirano) é um éter cíclico de três membros. Ele tem tensão de anel alta e, por isso, é muito reativo a ataques nucleofílicos — o nucleófilo pode abrir o anel.
- Existem duas situações principais para a abertura nucleofílica de epóxidos:
- Em meio básico/nucleofílico forte (como
) o ataque ocorre preferencialmente no carbono menos substituído (o carbono primário) por um mecanismo do tipo . - Em meio ácido o ataque tende a ocorrer no carbono mais substituído (porque o epóxido é protonado antes, gerando um carbocátion parcial no carbono mais substituído).
- Em meio básico/nucleofílico forte (como
- O que é
? É um ataque de backside: o nucleófilo se aproxima do carbono alvo por trás da ligação que vai sair, fazendo inversão de configuração naquele carbono. É uma única etapa concertada. Para epóxidos, o efeito é análogo: o nucleófilo ataca um carbono do anel e a ligação C–O se rompe, gerando um alcóxido no outro carbono.
Passo 3
Identificação dos carbonos no 2‑metiloxirano e escolha do sítio de ataque
- Escrevendo a estrutura do epóxido:
. Aqui chamamos de o carbono (menos substituído) e de o carbono que tem o metil ligado ( , mais substituído). - Em meio básico com
, a regra prática: o nucleófilo ataca (o menos substituído) por . Então o ataque ocorre no carbono .
Passo 4
Mecanismo passo a passo (sem pular etapas, mostrando os intermediários)
- Ataque nucleofílico:
aproxima-se de e forma uma nova ligação C–O (da parte nucleofílica). Simultaneamente, a ligação C1–O (do epóxido) se rompe, transferindo a carga para o oxigênio do anel, que vira um alcóxido ligado a . O intermediário pode ser escrito como:
(onde o oxigênio com carga negativa é o antigo oxigênio do epóxido, agora ligado a
).
- Protonação do alcóxido: estando em metanol (solvente prótico), o alcóxido é rapidamente protonado por uma molécula de metanol, gerando o álcool correspondente. Após protonação o produto final é:
Esse é o álcool com um grupo metoxi ligado ao carbono que foi atacado e um grupo hidroxila no carbono que originalmente tinha o metil.
Passo 5
Nome e representação do produto + comentário sobre estereoquímica
- Fórmula estrutural final (escrita de modo claro):
. - Nome IUPAC usual:
(em português: 1‑metoxipropan‑2‑ol). - Observação sobre estereoquímica: o ataque no modo
implica inversão no centro onde ocorre o ataque. No entanto, o carbono atacado ( , o ) não era estereogênico antes; o carbono já é um centro que pode se tornar quiral dependendo do arranjo — se você começar com um enantiômero enantiomérico do epóxido, o resultado pode ser um produto com configuração definida no . Para a maioria dos problemas de prova, basta citar que o ataque ocorre no carbono menos substituído e que o produto é .
Passo 6
Resumo rápido para a prova (a dica prática que salva tempo)
- Se o problema disser “epóxido + base/nucleófilo forte (ex.:
)”, ataque no carbono menos substituído ( ) → nucleófilo fica ligado ao carbono menos substituído e o antigo oxigênio do anel vira após protonação. - Se disser “epóxido + ácido”, ataque no carbono mais substituído → produto com nucleófilo no carbono mais substituído.
Resposta
-metoxipropan-2-ol})