Preveja o produto principal obtido quando cada um dos halogenetos de alquila a seguir sofre reação E2. Atenção às estereoquímicas dos produtos.
1-fenil-2-cloro-3metilbutano
1-fenil-2-cloro-3metilbutano
Passo 1
O enunciado pede: prever o produto principal quando o haleto de alquila
1-fenil-2-cloro-3-metilbutano
sofre reação E2, prestando atenção à estereoquímica dos produtos.
Informações dadas (explicitadas):
Informações dadas (explicitadas):
- A molécula é
1)-fenil- 2)-cloro- 3)-metilbutano. - O grupo que sai é
Cl ligado ao carbono C_2). - Há um grupo fenil ligado a
C_1) e um grupo metil ligado a C_3). - A reação é E2 (eliminação bimolecular), portanto precisamos considerar os hidrogênios
que podem ser removidos e a geometria anti-periplanar entre o -H e o Cl . - Pergunta principal: qual produto de eliminação predomina e qual é sua estereoquímica?
Passo 2
Desenho e rotulagem simples (descrição): considere a cadeia principal
C_1)–
C_2)–
C_3)–
C_4). As ligações e substituintes são:
-
C_1) é o carbono benzílico ligado ao anel fenil e tem inicialmente dois hidrogênios (é CH_2) ligado ao fenil). -
C_2) é o centro portador do Cl) (tem também um H). -
C_3) tem um substituinte metil e está ligado a C_4) (logo C_3) tem um H disponível).
Assim os hidrogêniospassíveis de serem abstraídos (para formar dupla ligação com C_2)) são: - dois hidrogênios em
C_1) (benzylic), que levariam à dupla C_1=!C_2) (alqueno benzeno-conjugado); - um hidrogênio em
C_3), que levaria à dupla C_2=!C_3) (alqueno interno).
Passo 3
Regras da reação E2 (aulas rápidas e necessárias):
- Mecanismo E2: base retira um
-H ao mesmo tempo em que o grupo saiente ( Cl)) sai; resulta formação de uma ligação dupla. É um processo concertado. - Condição geométrica exigida: o
-H removido e o grupo saiente devem estar anti-periplanares (ou seja, aproximadamente em planos opostos, 180°) para que as orbitais possam alinhar e formar a dupla. Isso significa que só certos hidrogênios em determinadas conformações estão “ativas” para E2. Em moléculas flexíveis, quase sempre existe alguma conformação que coloca um -H anti ao Cl), então ambas as eliminações (com H) de C_1) ou de C_3)) são, em princípio, acessíveis. - Regra de Zaitsev: em E2 com bases não volumosas, tende a formar-se o alqueno mais substituído (mais estável) como produto majoritário.
- Outro fator: conjugação com anel aromático (alcenos benzílicos) dá estabilização adicional ao alqueno conjugado com o fenil.
Passo 4
Análise dos possíveis produtos e sua estabilidade:
Produto A: dupla C_1=!C_2) (eliminação do
-H em
C_1)) → produto benzylic, ou seja, o alceno fica conjugado com o anel fenil. Esse produto é um alqueno conjugado com o anel (estabilização por ressonância do sistema vinílico-benzênico). Ele é, do ponto de vista de substituição do alceno, um alqueno dissubstituído (cada carbono da dupla liga está ligado a um átomo de carbono além da dupla:
C_1) ligado ao fenil,
C_2) ligado a
C_3)).
Produto B: dupla C_2=!C_3) (eliminação do
-H em
C_3)) → alceno interno mais substituído:
C_3) está ligado a dois grupos metil (o metil da cadeia e o metil substituinte), e
C_2) está ligado a
C_1) (portador do fenil). Portanto esse alceno é tri-substituído (três grupos alquil/aryl ligados aos carbonos da dupla), geralmente mais estável por efeito de hiperconjugação que um dissubstituído.
Comparação: temos, de um lado, um alceno dissubstituído, porém conjugado com o fenil (estabilização ressonante); do outro, um alceno tri-substituído, não conjugado. Em muitos casos práticos o efeito de maior substituição (tri-substituído) vence e o produto de Zaitsev (mais substituído) é majoritário. Além disso, não há impedimento geométrico óbvio (anti-periplanar) para abstração do -H em
C_3), então essa rota é acessível.
Produto A: dupla
Produto B: dupla
Comparação: temos, de um lado, um alceno dissubstituído, porém conjugado com o fenil (estabilização ressonante); do outro, um alceno tri-substituído, não conjugado. Em muitos casos práticos o efeito de maior substituição (tri-substituído) vence e o produto de Zaitsev (mais substituído) é majoritário. Além disso, não há impedimento geométrico óbvio (anti-periplanar) para abstração do
Passo 5
Estereoquímica dos possíveis produtos:
- Para a dupla
C_2=!C_3) (produto B): o carbono C_3) na dupla fica ligado a dois grupos metil idênticos (o metil da cadeia C_4) e o metil substituinte em C_3) são ambos grupos metil). Como os dois substituintes em C_3) são idênticos (do ponto de vista de identidade de grupo, ambos são CH_3)), a dupla C_2=!C_3) não apresenta isomeria geométrica — ou seja, não há estereoisômeros geométricos possíveis para esse alceno. Logo a estereoquímica aqui é indefinível (não se aplica): há apenas um produto geométrico. - Para a dupla
C_1=!C_2) (produto A): haveria possibilidade porque cada carbono da dupla teria substituintes diferentes (fenil vs H em C_1), e C_3) vs H em C_2)). Se esse produto se formar em quantidade significativa, o isómero mais estável seria o isômero (trans) em geral — E2 tende a favorecer a formação do isômero trans quando há escolha, por questões estéricas e porque o anti-periplanar que leva ao trans costuma ser mais acessível.
Passo 6
Conclusão com justificativa final e resposta do que é o produto principal:
- Ambos os alcenos (conjugado benzylic
C_1=!C_2) e interno tri-substituído C_2=!C_3)) são acessíveis por E2 porque existem hidrogênios e conformações anti-periplanares. - A regra de Zaitsev e a grande estabilidade de um alceno tri-substituído favorecem fortemente a formação do alceno
C_2=!C_3) como produto majoritário, apesar da estabilização por conjugação do benzeno no outro produto. Portanto o produto principal é o alceno interno tri-substituído. - A estereoquímica: para o produto majoritário (
C_2=!C_3)) não existe isomeria porque C_3) fica ligado a dois grupos metil idênticos; logo há apenas um produto geométrico. O produto benzylic (minoritário) poderia existir como (predominante entre seus possíveis ).
Resposta
1-fenil-3-metilbut-2-eno (produto
C_2=!C_3), alceno tri-substituído; sem isomeria
).