Preveja o(s) produto(s) esperado(s) quando o benzeno for tratado com cada um dos seguintes haletos de alquila na presença de \mathrm{AlCl}_{3}. Em cada caso, assuma que as condições foram controladas para favorecer a monoalquilação.
Cl

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 \mathrm{AlCl}_3, sob condições que favorecem monoalquilação. Informações fornecidas:
  • Reagente aromático: benzeno ( \mathrm{C}_6\mathrm{H}_6).
  • Catalisador/ativador: \mathrm{AlCl}_3 (ácido de Lewis).
  • Haleto de alquila (foi dado em SMILES): \text{CCC\text{(C)}CCl}. A partir desse SMILES eu identifiquei a molécula como \mathbf{1\text{-}chloro\text{-}2\text{-}methylbutane} (mesma estrutura que o grupo «1-cloro-2-metilbutano»), ou seja, a cadeia é \mathrm{Cl-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_3}.
  • 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 \mathrm{AlCl}_3 é ser um ácido de Lewis que coordena o haleto de alquila e facilita a saída do \mathrm{Cl}^-, gerando um eletrófilo. Em símbolos simplificados:
\mathrm{R{-}Cl} + \mathrm{AlCl}_3 \longrightarrow \mathrm{R}^+ + \mathrm{AlCl}_4^-
  • O eletrófilo \mathrm{R}^+ (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: 3^\circ > 2^\circ > 1^\circ), 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 \mathrm{Cl{-}CH_2{-}CH(CH_3){-}CH_2{-}CH_3}. Quando \mathrm{AlCl}_3 coordena e o ânion \mathrm{Cl}^- sai, o carbocátion inicial seria o primário em \mathrm{CH_2^+} (o carbono que tinha o \mathrm{Cl}):
\mathrm{Cl{-}CH_2{-}CH(CH_3){-}CH_2{-}CH_3} \xrightarrow{\mathrm{AlCl}_3} \mathrm{CH_2^+{-}CH(CH_3){-}CH_2{-}CH_3}
  • Porém, um carbocátion primário é muito instável. Há um hidreto na posição adjacente (no carbono 2, o carbono \mathrm{CH(CH_3)}) 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 1^\circ 3^\circ, movimento fortemente favorável.

Passo 4

Ataque no anel aromático e formação do produto final.
  • O carbocátion rearranjado (o carbocátion terciário em C2) 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 \mathrm{AlCl}_4^- 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 « 2-methylbutan- 2-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 (2\text{-}methylbutyl) ligado via o carbono primário). Contudo, com \mathrm{AlCl}_3 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 1,2-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 H^+.
  • 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.

Resposta

\text{produto principal: tert‑amylbenzene (ou (2-methylbutan-2-yl)benzene)}
\text{produto minoritário possível: (2-methylbutyl)benzene (produto sem rearranjo)}áí

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