Preveja o produto principal obtido quando cada um dos halogenetos de alquila a seguir sofre reação E2. Atenção às estereoquímicas dos produtos.
1-cloro-2-metilcicloexano

Passo 1

O enunciado pede: prever o produto principal (com atenção à estereoquímica) quando o haleto de alquila “1-cloro-2-metilcicloexano” sofre uma reação E2.
Informações fornecidas e pontos importantes que vêm do enunciado:
  • O substrato é o ciclohexano substituído em C1 por um cloro (grupo saindo) e em C2 por um metil.
  • Não foi dada configuração explícita (não foi dito “cis” ou “trans”), então preciso considerar como a estereoquímica influencia o mecanismo E2.
  • O que devo prever é o produto principal da eliminação (qual ligação dupla se forma, e a estereoquímica do alceno formado).
    Não vou resolver nada aqui ainda — só deixar claro o pedido e os dados acima.

Passo 2

Conceitos essenciais para entender e aplicar E2 (aula rapidinha e prática):
  • Reação E2: eliminação bimolecular concertada onde uma base abstrái um hidrogênio \beta ao haleto, enquanto o haleto sai, formando uma ligação dupla. É um único passo concertado.
  • Regra de Zaitsev: em condições normais o produto favorecido é o alceno mais substituído (mais estável) — isto é, preferimos formar a dupla que tem mais grupos alquila ligados aos carbonos da dupla.
  • Geometria exigida para E2: para que a sobreposição orbital que forma a \pi-ligação ocorra no mesmo passo, o hidrogênio que é retirado e o grupo saída devem estar em posição anti-periplanar (em uma cadeia linear isso significa anti; em ciclohexano isso corresponde à disposição trans-diaxial: ambos axiais, um para cima e outro para baixo). Sem essa orientação favorável, a E2 é muito desfavorecida.
    Explicando anti-periplanar em palavras simples: na cadeira do ciclohexano, “anti-periplanar” para adjacentes significa que tanto o grupo saída quanto o hidrogênio \beta precisam estar em posições axiais opostas (trans-diaxial). Se o haleto for equatorial, a E2 por aquele hidrogênio axial adjacente não acontece sem primeiro um flip de cadeira que coloque o haleto axial.

Passo 3

Lembrete sobre cadeias e posições em ciclohexano (super importante para aplicar E2):
  • Em uma conformação cadeira, cada carbono tem uma posição axial e outra equatorial. Substituintes volumosos (como metil) preferem equatorial (mais estável).
  • Para um par de carbonos adjacentes C1 C2: se ambos estão axiais simultaneamente em uma mesma conformação, eles são trans-diaxiais (isto é, axial em direções opostas) — essa é a situação que permite o E2 entre um haleto em C1 e um hidrogênio axial em C2.
  • Se um substituinte em C2 for metil e estiver equatorial, então o único hidrogênio restante em C2 é axial (o que pode ser bom para E2 se o haleto em C1 for axial e anti a esse hidrogênio). Se o metil estiver axial em C2, então o hidrogênio em C2 será equatorial (não serve para eliminação trans-diaxial).

Passo 4

Aplicando ao nosso caso: identificar os dois possíveis isômeros iniciais e o que cada um permite. Vou tratar os dois casos estereoquímicos que podem existir (pois o enunciado não especificou): cis-1-cloro-2-metilciclohexano e trans-1-cloro-2-metilciclohexano.
Caso A — \text{trans-}1-cloro- 2-metilciclohexano:
  • Em uma cadeira estável o grupo metil em C2 prefere ficar equatorial (porque é volumoso). Como os grupos são trans 1,2, isso força o cloro em C1 a ficar axial nessa conformation (um axial, outro equatorial). Logo, na conformação mais estável teremos: Cl em axial (em C1); Me em equatorial (em C2).
  • Quando Cl está axial em C1 e Me está equatorial em C2, o único hidrogênio em C2 é axial. Esse hidrogênio axial em C2 é trans-diaxial (anti-periplanar) ao Cl axial em C1. Portanto as condições geométricas para E2 estão satisfeitas sem necessidade de flip de cadeira.
  • Resultado: a base remove o hidrogênio axial de C2 enquanto Cl sai de C1, formando a dupla entre C1 e C2. Pelo princípio de Zaitsev, esse produto (com o metil diretamente ligado a um dos carbonos da dupla) é o mais estabilizado.
  • Conclusão para o caso trans: produto principal formado rapidamente é o alceno com dupla entre C1 e C2 e com o metil sobre a carbonila dupla — nome comum: 1-metilciclohexeno (ou melhor dito, “1‑metilcicloexeno” em nomenclatura corrente para indicar a dupla no anel e o metil no carbono adjacente).

Passo 5

Caso B — \text{cis-}1-cloro- 2-metilciclohexano:
  • Em uma cadeira estável, substratos cis em 1,2 normalmente aparecem ambos equatoriais na conformação mais estável (ou ambos axiais na conformação menos estável). Assim, o cenário mais estável é: Cl equatorial em C1 e Me equatorial em C2. Nessa conformação o Cl equatorial não está em posição axial, portanto não há hidrogênio axial adjacente anti a ele em C2; logo, eliminação E2 direta naquele conformador é muito difícil.
  • Se o anel fizer um flip de cadeira para tornar Cl axial (situação necessária para ter um hidrogênio axial anti-periplanar), nesse conformador o Me vai ficar axial (porque eram cis), o que implica que o hidrogênio restante em C2 passa a ser equatorial — portanto NÃO existe o hidrogênio axial em C2 anti ao Cl para eliminar naquela posição particular. Em resumo: para o isômero cis, não há um par Cl_{axial} / H_{axial\,em\,C2} anti-periplanar disponível simultaneamente.
  • Ainda assim, quando Cl for axial, o átomo adjacente do outro lado, C6 (o outro \beta), frequentemente tem hidrogênios axiais que são anti ao Cl e, portanto, a eliminação pode ocorrer removendo um hidrogênio de C6 em vez de C2. Essa eliminação forma a dupla entre C1 e C6 (ou equivalentemente o mesmo tipo de alceno conjugacionalmente equivalente ao formado a partir do outro lado do anel).
  • Termo prático: mesmo que o caminho ótimo (eliminação direta C1 C2 via H em C2) seja bloqueado no isômero cis, existe via eliminação do outro hidrogênio \beta um caminho para formar, também, o alceno mais estável termodinamicamente. Em geral o produto termodinamicamente favorecido continuará sendo o alceno que coloca o metil diretamente na dupla (o que corresponde ao mesmo produto tipo 1-metilciclohexeno). A velocidade pode ser menor e a via passa por diferir qual \beta-H é removido, mas o produto principal tende a ser o alceno mais estável.

Passo 6

Resumo físico-químico do que tudo isso implica para o produto principal:
  • O mecanismo E2 favorece formar a dupla entre C1 e C2 quando existe um hidrogênio \beta anti-periplanar ao Cl. No isômero trans isso existe diretamente (conformação estável), então a eliminação para dar o alceno com o metil na dupla ocorre facilmente. No isômero cis a eliminação direta C1 C2 é geométricamente difícil, porém outras hidrogênios \beta podem levar, ainda assim, ao produto mais estável.
  • Pelo critério de Zaitsev e pela disponibilidade de hidrogênios anti-periplanares, o produto principal esperado (o alceno mais estável) é o alceno que tem a dupla envolvendo C1 e C2 com o metil ligado a um dos carbonos da dupla — geralmente chamado de 1-metilcicloexeno.

Passo 7

Observação sobre estereoquímica do alceno formado:
  • Em anéis de seis membros a geometria “trans” de uma dupla interna (ou seja, substituintes trans na dupla) é geralmente impossível por tensão de anel quando há substituintes volumosos; portanto o resultado é o alceno do tipo típico de ciclohexeno substituído. O produto dominante será o alceno interno mais substituído (sem separação em isômeros E/ Z como em alcenos acíclicos grandes; a restrição do anel define a geometria).
  • Assim, simplesmente nomeamos o produto principal como 1-metilcicloexeno (ou em português corrente, “1‑metilcicloexeno”).

Resposta

1-metilcicloexeno

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