(3,0 pontos). Qual seria o produto majoritário obtido da reação de
com 1-buteno se a reação fosse efetuada em cada uma das condições abaixo:
(a) Diclorometano
.
(b) Álcool etílico
.
(c) Proponha a equação química destas reações.
(a) Diclorometano
(b) Álcool etílico
(c) Proponha a equação química destas reações.
Passo 1
O enunciado pede, para a reação de
com 1-buteno, o produto majoritário obtido em duas condições diferentes e que eu proponha as equações químicas correspondentes. Os dados explícitos são:
- Reagente orgânico: 1-buteno, cuja fórmula estrutural condensada é
. - Reagente halogenante:
. - Condições pedidas:
- (a) solvente diclorometano
— solvente apolar e praticamente não nucleofílico. - (b) solvente álcool etílico
(etanol) — solvente nucleofílico capaz de atacar intermediários carbocátionicos/bromônio.
- (a) solvente diclorometano
- O item (c) solicita a equação química das reações acima.
Passo 2
Conceito/mechanismo essencial (aula curta e passo a passo):
- Quando
reage com um alceno, o primeiro passo é a formação de um intermediário chamado iônio bromônio (bromonium ion). Isso ocorre porque a dupla ligação doa elétrons para uma molécula de , formando um complexo cíclico em que um átomo de bromo fica ligado por ligações σ aos dois carbonos da antiga dupla ligação e carrega carga parcial positiva. - Estruturalmente, esse bromônio é um anel de três membros com um bromo ligado a ambos os carbonos originalmente insaturados.
- Esse bromônio é eletrofílico: para se abrir, ele precisa ser atacado por um nucleófilo. Há duas fontes possíveis de nucleófilo:
- o íon brometo
liberado na etapa inicial (quando se formou o bromônio); - o solvente, se o solvente for nucleofílico (por exemplo etanol).
- o íon brometo
- A abertura do bromônio ocorre por ataque nucleofílico por trás (ataque anti), ou seja, o nucleófilo ataca do lado oposto ao bromo ligado, resultando em adição anti relativa (os dois substituintes adicionados ficam em posições trans relativas).
- Em alcenos assimétricos, o ataque nucleofílico tende a ocorrer no carbono mais substituído (aquele que melhor estabiliza a carga positiva parcial no bromônio), por isso há regioseletividade: o nucleófilo normalmente entra no carbono mais substituído do par.
Passo 3
Aplicando ao caso (a) — solvente
(não nucleofílico):
- Como o solvente não oferece um nucleófilo competitivo, o nucleófilo que abrirá o bromônio será
(gerado da própria ). - Assim, o resultado é a adição de duas unidades de bromo, uma em cada carbono da dupla ligação: adição vicinal de
e . - Devido ao mecanismo via bromônio e ataque por trás, a adição é anti; no caso de 1-buteno isso gera o 1,2-dibromobutano.
- Escrevendo o produto de forma condensada:
. - Observação estereoquímica: o carbono 2 (o segundo carbono, que passa a ser quaternário em ligantes H/Br/C) torna-se um centro quiral — a adição anti leva a formação de uma mistura racêmica (pares enantioméricos) como produto racêmico final.
Passo 4
Equação química (condição a) — forma direta e simples:
- Essa é a equação liquida neta para adição de
a 1-buteno em solvente não nucleofílico.
Passo 5
Aplicando ao caso (b) — solvente etanol
(nucleofílico):
- Aqui o etanol é nucleófilo suficiente para competir com
. Após formação do bromônio, o nucleófilo externo ( ) ataca preferencialmente o carbono mais substituído do bromônio (aqui o carbono 2), por motivo de maior caráter positivo ali. - Resultado: abertura do bromônio com incorporação de
(grupo etoxi, ) no carbono 2 e retenção de um bromo no carbono 1 — isto é, forma-se um bromoéter (análogo de bromohidrina em meio alcoólico). - Produto condensado:
, nome comum: 1-bromo-2-etoxibutano (assinatura de adição anti: Br e OEt em posições trans relativas). - Também aqui o carbono 2 é centro quiral; a adição anti gera uma mistura racêmica de enantiômeros.
Passo 6
Equação química (condição b) — forma balanceada, indicando o consumo do álcool e formação possível de HBr:
- Nota: a equação acima mostra o balanço neto no qual o etanol atua como nucleófilo formando o éter etílico ligado ao carbono 2; em mecanismos detalhados pode haver etapas de protonação/desprotonação internas que justificam a formação de
como co-produto.
Passo 7
Resumo final, dicas rápidas para a prova (como reconhecer e justificar):
- Se o solvente é não nucleofílico (diclorometano, CCl4, etc.), espere di-haleto vicinal (adição de
formando 1,2-dibrometo). - Se o solvente é nucleofílico (álcool, água), espere que o solvente ataque o bromônio → produtos tipo bromohidrina (se água) ou bromoéter (se álcool), com o nucleófilo indo para o carbono mais substituído e adição anti.
- Sempre desenhe o bromônio e note que o ataque é anti (suficiente para justificar estereoquímica/racemato).
Resposta
(a) Produto majoritário: 1,2-dibromobutano,
(mistura racêmica).
(b) Produto majoritário: 1-bromo-2-etoxibutano, (mistura racêmica).
(c) Equações:
(b) Produto majoritário: 1-bromo-2-etoxibutano,
(c) Equações: