Qual produto é formado quando cada alceno é tratado com HCl? Desenhe o mecanismo para as reações.
Passo 1
O enunciado dá a seguinte molécula (em SMILES): .
O que é pedido: qual produto (ou produtos) se forma quando esse alceno é tratado com , e desenhar / explicar o mecanismo da reação passo a passo.
CC1=C\text{(C)}CCCC1. Eu interpretei essa SMILES como um ciclohexeno com dois grupamentos metil nos dois carbonos da dupla: ou seja, trata‑se de um 1,2‑dimetilciclohexeno (a dupla está entre os carbonos 1 e 2, e ambos têm um —CH3). O reagente é
O que é pedido: qual produto (ou produtos) se forma quando esse alceno é tratado com
Passo 2
Resumo rápido do tipo de reação — “aula” curta e necessária: a adição de
a alcenos é uma adição eletrofílica ao alceno e ocorre em duas etapas principais:
- Protonação da dupla ligação: a nuvem π do alceno ataca o próton de
, formando um carbocátion. Essa etapa determina a regiochemical (onde o H vai ficar e onde fica o carbocátion). - Ataque nucleofílico do ânion cloreto: o
ataca o carbocátion, formando o produto final.
Por que a protonação segue a regra de Markovnikov? Porque o próton se liga ao carbono que gera o carbocátion mais estável. Ordem de estabilidade dos carbocations (fácil de decorar e usar na prova):
. Se dois caminhos geram carbocátions de mesma estabilidade, espera‑se mistura.
Passo 3
Aplicando a regra à nossa molécula: os dois carbonos da dupla são muito parecidos — cada um está ligado a um grupo metil e ao restante do anel — portanto a protonação que leva ao carbocátion no carbono 1 ou no carbono 2 gera carbocátions de estabilidade muito próxima (na prática, secundários em ambos os casos). Isso significa que não há forte viés regioseletivo para um único carbocátion; o resultado é o cloro ligado a um dos carbonos que estavam na dupla (o outro carbono recebe o H). Conectividade final: o anel fica saturado, com dois metis ainda nos carbonos originais e com um átomo de cloro ligado a um dos carbonos que pertenciam à dupla.
Obs.: não há ressonância estabilizando o carbocátion (não é um alílico ou benzílico), e deslocamentos úteis (hidreto ou metil) não dão um carbocátion muito mais estável — então rearranjos importantes não são esperados.
Passo 4
Mecanismo detalhado passo a passo (setas e lógica, explicado para você desenhar no papel na prova):
Etapa A — Protonação da dupla
- A dupla ligação
é uma região de alta densidade eletrônica. Essa densidade ataca o protão de . - Há duas possibilidades de protonação:
(i) o próton se liga ao carbono que eu chamarei de, gerando um carbocátion em ;
(ii) o próton se liga a, gerando carbocátion em . - Em ambos os casos o carbocátion formado é um carbocátion secundário (porque o carbono carregando a carga está ligado a dois outros carbonos), então ambos os caminhos têm estabilidade semelhante.
No desenho com setas: desenhe a dupla, uma seta da ligação π para o H dee uma seta do par iônico H–Cl para o Cl (formando ).
Etapa B — Formação do carbocátion
- Após a protonação, você terá o carbocátion localizado em um dos carbonos (vou usar
como exemplo). Isso é um centro eletrofílico que aceita o nucleófilo. - Escreva o carbocátion com o símbolo
no carbono apropriado; mostre as linhas restantes do anel e os substituintes metil.
Etapa C — Ataque nucleofílico do
- O
formado na protonação ataca o carbocátion por trás ou pela face disponível, formando a nova ligação C–Cl. Isso fecha a adição e gera o produto saturado. - Como o carbocátion é planar (sp2), o ataque do
pode ocorrer de ambos os lados, levando à formação de mistura racêmica se o centro final for quiral.
Passo 5
Escrevendo o produto e comentando estereoquímica / mistura:
- O produto tem o anel ciclohexano saturado com dois metis nos carbonos que antes formavam a dupla e com um cloro ligado a um desses carbonos. Em nomes comuns: um produto geral é o cloreto de alquila resultante da adição de HCl ao 1,2‑dimetilciclohexeno — ou seja, um 1,2‑dimetilcloro‑ciclohexano (nomes podem variar pela numeração; a importante é a conectividade: Cl em um dos carbonos que eram sp2, os dois metis permanecem).
- Regiochemicamente: como os dois carbonos da dupla são praticamente igualmente substituídos, espera‑se formação do produto em que o Cl está em um dos carbonos da dupla (e o H no outro). Em termos práticos isso significa que não há um único produto regioisomérico preferencial — a reação dará o produto esperado (cloro adicionado à posição marcada por Markovnikov), mas como ambas as posições são equivalentes, obtém‑se a mistura correspondente (na prática o mesmo tipo de conectividade do anel; a diferença se manifesta mais na estereoquímica).
- Estereoquímica: o ataque do
no carbocátion plano pode ocorrer de ambos os lados, assim se um centro quiral é formado espera‑se mistura racêmica (ou um misto de diastereômeros, dependendo da conformação do anel). Para a sua prova normalmente basta dizer que se formam isômeros estereoisoméricos (mistura racêmica/diastereomérica) se os centros formados forem quirais.
Passo 6
Resumo final prático para a prova (como você deve escrever e desenhar no caderno):
- Desenhe o ciclohexeno com metis nos carbonos da dupla.
- Faça uma seta da ligação π para o H de
, formando o carbocátion no carbono oposto; ao mesmo tempo desenhe . - Em seguida, desenhe
atacando o carbocátion, formando o produto com Cl ligado a um dos carbonos que eram da dupla. - Acrescente a observação: “regiochemicamente Markovnikov — Cl no carbono que gera carbocátion mais estável; aqui ambos os caminhos geram carbocátions secundários, logo produtos equivalentes/regioquimicamente indistintos; estereoquimicamente resulta mistura.”
Resposta
1,2‑Dimetilcloro‑ciclohexano (cloro adicionado a um dos carbonos que formavam a dupla; regiochemicamente Markovnikov; mistura de estereoisômeros).