Provide the reagents necessary for each of the following transformations. In some cases several steps may be necessary.
(a) 1-Butene
\longrightarrow 1,3-butadiene

Passo 1

O que o problema pede: transformar \mathrm{CH_2=CH-CH_2-CH_3} (1-buteno) em \mathrm{CH_2=CH-CH=CH_2} (1,3-butadieno). Informação dada: apenas o composto inicial e o alvo; posso usar várias etapas reagentes se necessário.

Passo 2

Escolha do método (explicação curta antes de começar a resolver): uma via simples e comum é primeiro gerar um brometo na posição allylica (próxima à dupla ligação) por bromação radicalar seletiva e depois fazer uma eliminação (E2) desse brometo para formar a dupla ligação conjugada. Essa rota é escolhida porque:
  • A bromação allylica (com NBS) dá seletivamente o brometo allylico sem adicionar bromo à dupla ligação.
  • A eliminação desse brometo forma diretamente a dupla conjugada \mathrm{CH_2=CH-CH=CH_2}, cujo produto é estabilizado por conjugação — então a eliminação é termodinamicamente favorecida.

Passo 3

Etapa 1 — bromação allylica (formar o brometo allylico):
Reagente e condições: NBS (N-bromossuccinimida), iniciador radicalar (luz hv ou peróxidos), solvente apolar (por exemplo \mathrm{CCl_4} ou \mathrm{CH_2Cl_2}).
O que acontece (mecânica, didática): a reação gera um radical bromíneo que abstrai um átomo de hidrogénio allylico (no carbono 3) do \mathrm{CH_2=CH-CH_2-CH_3}, formando um radical allylico estabilizado por ressonância; esse radical captura um bromo, fornecendo \mathrm{CH_2=CH-CHBr-CH_3} (3-bromo-1-buteno). É seletiva para a posição allylica, evitando a adição transversa de \mathrm{Br_2} à dupla ligação.

Passo 4

Etapa 2 — eliminação (E2) do brometo allylico para gerar o dieno conjugado:
Reagente e condições: base forte e volumosa, por exemplo \mathrm{t\text{-}BuOK} (ou \mathrm{KOtBu}) em \mathrm{t\text{-}BuOH}, temperatura moderada. Alternativa: bases não nucleofílicas como DBU ou DBN também funcionam.
O que acontece (mecânica, didática): a base abstrái um próton do carbono adjacente (o grupo metila do carbono 4), e ao mesmo tempo o grupo \mathrm{Br} sai, em uma única etapa concertada (E2), formando a nova dupla ligação entre C3 e C4. O produto formado é a conjugação \mathrm{CH_2=CH-CH=CH_2}, que é estabilizada por ressonância, portanto a eliminação é favorecida. Usamos uma base volumosa (como \mathrm{KOtBu}) para favorecer eliminação sobre substituição nucleofílica.

Passo 5

Resumo prático dos reagentes (passo a passo) e observações:
  • Passo 1: NBS, iniciador radicalar (luz hv ou peróxido), solvente apolar ( \mathrm{CCl_4} ou \mathrm{CH_2Cl_2}) → gera \mathrm{CH_2=CH-CHBr-CH_3}.
  • Passo 2: \mathrm{KOtBu} (ou \mathrm{t\text{-}BuOK}) em \mathrm{t\text{-}BuOH} (ou DBU) → eliminação E2 → gera \mathrm{CH_2=CH-CH=CH_2}.
    Dica de prova: escreva “NBS / hv (ou ROOR), depois \mathrm{KOtBu} (E2)” — é direto e mostra que você conhece a sequência allylic bromination → elimination.

Resposta

NBS, hv (ou peróxidos), \mathrm{CCl_4} (bromação allylica)
seguido por \mathrm{KOtBu} (t-BuOK) em \mathrm{t\text{-}BuOH} (eliminação E2)

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