Preveja o(s) produto(s) esperado(s) quando o benzeno for tratado com cada um dos seguintes haletos de alquila na presença de
. Em cada caso, assuma que as condições foram controladas para favorecer a monoalquilação.
Passo 1
O enunciado pede: prever o(s) produto(s) esperado(s) quando o benzeno for tratado com o haleto de alquila dado na presença de
, sob condições que favorecem monoalquilação. Informações fornecidas:
- Reagente aromático: benzeno (
). - Catalisador/ativador:
(ácido de Lewis). - Haleto de alquila (foi dado em SMILES):
. A partir desse SMILES eu identifiquei a molécula como (mesma estrutura que o grupo «1-cloro-2-metilbutano»), ou seja, a cadeia é . - Condição: favorece monoalquilação (ou seja, evitamos polialquilação mas rearranjos internos ainda podem ocorrer).
Passo 2
Conceito útil (aula rápida): reação de Friedel–Crafts de alquilação — como funciona em termos gerais.
- O papel de
é ser um ácido de Lewis que coordena o haleto de alquila e facilita a saída do , gerando um eletrófilo. Em símbolos simplificados:
- O eletrófilo
(carbocátion) ataca o anel aromático por um mecanismo de substituição eletrofílica aromática (SEAr): formação do complexo sigma (íon arenílio) seguida de desprotonação para restaurar a aromaticidade. - Regra prática importante: o carbocátion livre costuma reorganizar-se rapidamente para alcançar a forma mais estável (ordem de estabilidade:
), por hidreto (H^-) ou migração de grupo (1,2-hydride shift ou 1,2-alkyl shift). Portanto, quando o haleto dá um carbocátion primário ou secundário que puder rearranjar para um carbocátion mais substituído (mais estável), o produto final geralmente reflete o carbocátion rearranjado.
Passo 3
Aplicando ao nosso haleto: estrutura e formação do carbocátion inicial.
- O haleto é
. Quando coordena e o ânion sai, o carbocátion inicial seria o primário em (o carbono que tinha o ):
- Porém, um carbocátion primário é muito instável. Há um hidreto na posição adjacente (no carbono
, o carbono ) que pode migrar (1,2-hydride shift) para o centro primário, transferindo um hidrogênio com seu par de elétrons, e deslocando a carga positiva para o carbono adjacente. Esse movimento dá um carbocátion muito mais estável: o carbono que agora tem a carga positiva é ligado a três grupos carbonados (dois metil/etil), ou seja, um carbocátion terciário. - Esquematicamente (texto): hydride do carbono 2 vai para o carbono 1 → carga fica no carbono 2 (carbocátion terciário). Em termos de estabilidade: passamos de
→ , movimento fortemente favorável.
Passo 4
Ataque no anel aromático e formação do produto final.
- O carbocátion rearranjado (o carbocátion terciário em
) é o eletrófilo que efetivamente reage com o anel do benzeno. O benzeno doa um par de elétrons para aquele centro carbocatiônico, formando o complexo sigma (íon arenílio), e em seguida ocorre desprotonação (o ou outra base remove o H^+) para restabelecer a aromaticidade. Resultado: ligação covalente entre o anel e o carbono terciário. - Então o produto principal será o alquilbenzeno em que o anel está ligado ao carbono que, após rearranjo, é terciário. Esse grupo alquila corresponde ao grupo denominado «
-methylbutan- -yl)» (nome sistemático) — nome comum: tert‑amyl (ou tert‑pentil). Assim o produto principal é o que chamamos de tert‑amylbenzene. - Observação sobre outros produtos possíveis: se por algum motivo não houver rearranjo (caso pouco provável), o benzeno poderia adicionar ao carbocátion primário original, originando o alquilbenzeno sem rearranjo (o grupo seria então
ligado via o carbono primário). Contudo, com e reações de Friedel–Crafts, rearranjos para carbocátions mais estáveis são rotineiros, então o produto rearranjado domina.
Passo 5
Resumo prático — o que você deve escrever na prova e reconhecer:
- Mostre a formação do carbocátion e explique explicitamente o
-hydride shift que transforma um carbocátion primário inicial em um carbocátion terciário; depois mostre o ataque do benzeno no carbocátion terciário e a restauração da aromaticidade por perda de . - Conclusão sobre regiochemia: como o carbocátion que realmente reage é o terciário (após rearranjo), o anel se liga ao carbono terciário, produzindo o derivado tert‑amílico do benzeno como produto majoritário.
- Observe e escreva também, se for pedido, que um produto minoritário possível é o produto não‑rearranjado (alquilação com o grupo ligado pelo carbono primário), mas isso é geralmente menor frente ao produto rearranjado.