Qual o produto é formado na reação de ácido fenilacético (\mathrm{PhCH} 2 \mathrm{COOH}) com 1 equivalente de:
a) SOCl 2
b) PCl 5
c) \mathrm{NaOH} / água
d) MeMgBr /éter
e) \mathrm{MeOH} / \mathrm{H}^{+}

Passo 1

O enunciado pede: para o ácido fenilacético \mathrm{PhCH_2COOH}, determinar qual produto se forma quando ele reage com 1 equivalente de cada reagente listado:
  • (a) \mathrm{SOCl_2}
  • (b) \mathrm{PCl_5}
  • (c) \mathrm{NaOH}/\mathrm{H_2O}
  • (d) \mathrm{MeMgBr} em éter
  • (e) \mathrm{MeOH}/\mathrm{H}^+
Informações dadas (importantes para a resolução):
  • O reagente inicial é o ácido carboxílico \mathrm{PhCH_2COOH} (fenilacético).
  • Em cada item temos exatamente 1 equivalente do reagente indicado (isso altera o que acontece com reagentes que são bases/nucleófilos fortes).
  • Devemos dar o produto principal formado em cada caso.

Passo 2

(a) Reagente \mathrm{SOCl_2} com ácido carboxílico — ideia e mecanismo resumido (aula curta)
  • Conceito: \mathrm{SOCl_2} (cloreto de tionila) converte grupos carboxílicos -\mathrm{COOH} em cloretos de acila -\mathrm{COCl}. É uma reação muito usada em síntese orgânica porque transforma o grupamento -\mathrm{OH} em -\mathrm{Cl}.
  • Mecanismo (essencial, sem pular etapas):
    1. O oxigênio do -\mathrm{OH} do ácido nucleofilicamente ataca o enxofre de \mathrm{SOCl_2}, formando um intermediário tipo clorossulfito ligado ao carbono carbonílico.
    2. Uma substituição interna leva à saída de \mathrm{SO_2} e \mathrm{Cl}^-; o \mathrm{Cl}^- ataca o carbono carbonílico, substituindo o grupo ativado e formando o cloreto de acila.
  • Espécies produzidas paralelamente: \mathrm{SO_2} (gás) e \mathrm{HCl}.
  • Aplicando ao caso: o -\mathrm{OH} do \mathrm{PhCH_2COOH} é substituído por -\mathrm{Cl}, formando o cloreto de acila correspondente \mathrm{PhCH_2COCl} (cloreto de fenilacetila).

Passo 3

(b) Reagente \mathrm{PCl_5} com ácido carboxílico — o que esperar e por quê
  • Conceito: \mathrm{PCl_5} também converte -\mathrm{COOH} em -\mathrm{COCl}. A ação de \mathrm{PCl_5} é uma cloração do grupo hidroxila do ácido, produzindo o cloreto de acila e formando subprodutos como \mathrm{POCl_3} e \mathrm{HCl}.
  • Mecanismo (intuitivo): o oxigênio do -\mathrm{OH} coordena ao fósforo, tornando o grupo hidroxila um melhor grupo de saída; em seguida o cloreto ligado ao fósforo substitui o grupo ativado por \mathrm{Cl}.
  • Resultado no nosso caso: também se obtém o cloreto de acila \mathrm{PhCH_2COCl}.
  • Observação prática rápida: tanto \mathrm{SOCl_2} quanto \mathrm{PCl_5} (e \mathrm{PCl_3}/ \mathrm{Cl}_2 em outros esquemas) são reagentes clássicos para transformar ácidos carboxílicos em cloretos de acila.

Passo 4

(c) Reagente \mathrm{NaOH}/\mathrm{H_2O} — reação ácido-base simples
  • Conceito: \mathrm{NaOH} é uma base forte; com 1 equivalente de base e um ácido carboxílico, ocorre apenas uma neutralização ácido-base (não há transformação covalente complicada).
  • Mecanismo/estepas:
    1. O ânion hidróxido \mathrm{OH^-} retira o próton ácido do grupo -\mathrm{COOH}.
    2. Forma-se água \mathrm{H_2O} e o ânion carboxilato \mathrm{PhCH_2COO^-}.
    3. O cátion sódio \mathrm{Na^+} associa-se ao ânion, dando o sal de sódio.
  • Produto: sal de sódio do ácido fenilacético, isto é \mathrm{PhCH_2COO^-Na^+} (sodium phenylacetate, fenilacetato de sódio).
  • Observação: se houver trabalho-up ácido depois, o sal reconverte ao ácido livre; mas com \mathrm{NaOH}/\mathrm{H_2O} isoladamente o produto é o sal.

Passo 5

(d) Reagente \mathrm{MeMgBr} (um equivalente) em éter — o que faz um reagente de Grignard com ácido carboxílico
  • Conceito importante: reagentes de Grignard ( \mathrm{RMgX}) são bases e nucleófilos muito fortes. Eles reagem prontamente com prótons ácidos (como o do -\mathrm{COOH}), sendo primariamente consumidos pela acidificação se houver apenas 1 equivalente.
  • O que acontece com 1 equiv:
    1. A função -\mathrm{COOH} tem um próton ácido que é mais facilmente removido do que qualquer adição nucleofílica ao carbono carbonílico (porque o protão é rápido de ser removido).
    2. \mathrm{CH_3^-} (do \mathrm{MeMgBr}) abstrói o próton do ácido, formando \mathrm{CH_4} (metano) e gerando o sal carboxilato magnésio: \mathrm{[PhCH_2COO]MgBr}.
  • Equação global (simples e útil para a prova): \mathrm{PhCH_2COOH} + \mathrm{CH_3MgBr} \longrightarrow \mathrm{PhCH_2COO^-MgBr^+} + \mathrm{CH_4}\uparrow
  • Observações úteis:
    • Se houvesse excesso de \mathrm{MeMgBr} (2 ou mais eq) e depois hidrólise ácida, poderia ocorrer reação adicional (adicionar nucleófilo ao carbonil após ativação) levando a álcoois terciários, etc. Mas com 1 equiv o comportamento dominante é acidificação/deprotonação.
    • O gás observado seria \mathrm{CH_4} (metano), infinitesimal mas conceitualmente formado.

Passo 6

(e) Reagente \mathrm{MeOH}/\mathrm{H}^+ — esterificação de Fischer (explicação passo a passo)
  • Conceito: em presença de um álcool ( \mathrm{MeOH}) e catalisador ácido ( \mathrm{H}^+), um ácido carboxílico sofre esterificação por substituição do -\mathrm{OH} por -\mathrm{OCH_3}, formando um éster. Essa é a reação de Fischer, que é um equilíbrio químico.
  • Mecanismo (passos essenciais para entender e justificar o produto):
    1. Protonação do oxigênio carbonílico pelo ácido catalisador, aumentando a eletrofilicidade do carbono carbonílico.
    2. Nucleófilo \mathrm{MeOH} ataca o carbono carbonílico, formando um intermediário tetraédrico protonado.
    3. Transferências de próton internas e perda de \mathrm{H_2O} (grupo saindo) regeneram a dupla ligação C=O, agora com -\mathrm{OCH_3} ligado.
    4. Desprotonação final dá o éster e regenera o catalisador ácido.
  • Produto no nosso caso: éster metílico do ácido fenilacético, ou seja \mathrm{PhCH_2COOCH_3} (methyl phenylacetate).
  • Observação prática: a esterificação é reversível; para deslocar o equilíbrio a favor do éster, costuma-se usar excesso de álcool ou remover água formada.

Passo 7

Resumo rápido de “como lembrar no exame” (dica de amigo)
  • \mathrm{SOCl_2} e \mathrm{PCl_5}: transformam -\mathrm{COOH} em -\mathrm{COCl} (cloreto de acila).
  • Base forte aquosa ( \mathrm{NaOH}): neutraliza o ácido formando o sal de sódio.
  • Grignard (1 equiv): primeiro reage como base forte -> deprotonação -> forma sal magnésio e libera o hidrocarboneto correspondente (aqui \mathrm{CH_4}).
  • \mathrm{MeOH}/\mathrm{H}^+: esterificação (Fischer) -> éster metílico.
  • Relaxa: estas regras são padrões; decorar o comportamento geral dos reagentes te salva tempo na prova.

Resposta

(a) \mathrm{PhCH_2COCl}
(b) \mathrm{PhCH_2COCl}
(c) \mathrm{PhCH_2COO^-Na^+}
(d) \mathrm{PhCH_2COO^-MgBr^+} e \mathrm{CH_4} (metano)
(e) \mathrm{PhCH_2COOCH_3}

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