Questão 34. O acetileno é um hidrocarboneto insaturado amplamente empregado em processos industriais e experimentais, cuja elevada reatividade exige controle rigoroso das condições operacionais. Entre suas transformações clássicas, destaca-se a reação de hidratação em meio ácido, catalisada por sais de mercúrio (II). Considerando o mecanismo envolvido e o intermediário inicialmente formado, qual é o produto final obtido?
A ( ) Eteno.
B ( ) Ácido Acético.
C ( ) Etanol.
D ( ) Etanal.
E ( ) Etóxido.
Passo 1
O enunciado dá estas informações:
Reagente inicial: o acetileno.
Condição: hidratação em meio ácido, catalisada por sais de mercúrio(II).
Pergunta: considerando o mecanismo e o intermediário inicialmente formado, qual é o produto final entre as alternativas dadas (A a E)?
Informações relevantes extraídas do enunciado (vou referir as espécies químicas em fórmulas quando necessário):
Acetileno: \mathrm{HC{\equiv}CH}.
Reagente de adição: água \mathrm{H_2O}.
Catalisador: íon mercúrio(II), \mathrm{Hg^{2+}}.
Precisa-se identificar o produto final estável após todo o mecanismo (incluindo qualquer tautomerização).
Passo 2
O que acontece numa hidratação de alcinos com \mathrm{Hg^{2+}}: visão geral do mecanismo (sem pular etapas)
Primeiro passo: o \mathrm{Hg^{2+}} coordena-se ao triplo vínculo \mathrm{C{\equiv}C}, polarizando a ligação e estabilizando um intermediário do tipo “mercurínio” ou um carbocátion vinílico parcialmente estabilizado. Essa coordenação torna o carbono mais suscetível ao ataque nucleofílico.
Segundo passo: a água (\mathrm{H_2O}) age como nucleófilo e ataca o carbono mais eletrofílico do par de carbonos do triplo vínculo (cumprindo a regiocontorle do tipo Markovnikov para alcinos hidratados). O produto imediato dessa adição é uma espécie protonada do enol (um álcool vinílico protonado).
Terceiro passo: perda de um próton e descoordenação de mercúrio formam o enol (álcool vinílico), que é a forma inicial do produto orgânico de adição.
Vou escrever esquematicamente a etapa global até o enol (ignorando contrapartes iônicas detalhadas):
A espécie \mathrm{CH_2=CHOH} é o enol chamado etenol (ou álcool vinílico).
Passo 3
Explicando o que é enol e por que ele não é o produto final estável
Um enol é uma molécula com um grupo hidroxila ligado a carbono que participa de uma dupla ligação: genericamente \mathrm{C=C-OH}.
Enóis normalmente tautomerizam (se rearranjam) para a forma cetona ou aldeído equivalente, por um processo chamado tautomeria ceto-enólica. Esse processo é acidamente catalisado (exatamente o meio que temos) e é favorável termodinamicamente na maioria dos casos porque a ligação \mathrm{C=O} é mais forte/estável do que \mathrm{C=C} adjacente a \mathrm{OH}.
Passo 4
Aplicando a tautomerização ao nosso caso específico
O enol formado é \mathrm{CH_2=CHOH} (etenol). Pela tautomerização ceto-enólica (em meio ácido), ocorre migração de um hidrogênio e rearranjo de ligações para dar o carbonil correspondente.
A transformação é:
\mathrm{CH_2=CHOH \longrightarrow CH_3CHO}
A estrutura \mathrm{CH_3CHO} é o etanal (acetaldeído). É a forma cetônica/aldeídica (no caso aldeído), mais estável que o enol, e portanto é o produto final isolável sob as condições dadas.
Passo 5
Raciocínio complementar — por que as outras alternativas estão erradas (rápido, para fixar)
A (Eteno \mathrm{CH_2=CH_2}): seria produto de hidrogenação parcial (adição de \mathrm{H_2}), não de hidratação; não é formado aqui.
B (Ácido acético \mathrm{CH_3COOH}): exigiria oxidação adicional do aldeído; a simples hidratação com \mathrm{Hg^{2+}} não oxida até ácido.
C (Etanol \mathrm{CH_3CH_2OH}): seria produto de hidrogenação seguida de adição de hidrogênio ao oxigênio, não do mecanismo de hidratação/tautomeria descrito; não é o caminho típico com \mathrm{Hg^{2+}}.
E (Etóxido, i.e. ânion etóxido \mathrm{CH_3CH_2O^-}): não faz sentido como produto neutro final numa hidratação ácida; etóxidos aparecem em reações básicas com álcoois e metais alcalinos, não aqui.
D (Etanal \mathrm{CH_3CHO}): coincide com a tautomerização do enol formado pela adição de água ao acetileno catalisada por \mathrm{Hg^{2+}}. É, portanto, o produto correto.
Passo 6
Resumo final do mecanismo em uma linha (reagentes → produto final):