Selecione a combinação de brometo de alquila e alcóxido de potássio que seria a mais eficaz na síntese dos seguintes éteres: \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OC}\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}
Passo 1
O enunciado pede que eu escolha a combinação de brometo de alquila e alcóxido de potássio que seja mais eficaz para sintetizar o éter \mathrm{CH_{3}OC(CH_{3})_{3}}. Informações relevantes fornecidas pelo enunciado: o produto alvo é o éter cuja fórmula é \mathrm{CH_{3}OC(CH_{3})_{3}}. Não há mais dados (ex.: solvente, temperatura), então devo decidir com base nas propriedades estruturais do produto.
Passo 2
Identificar concretamente o que é o produto. Vou reescrever a fórmula para ver os grupos ligados ao oxigênio:
\mathrm{CH_{3}O\!-\!C(CH_{3})_{3}}
Isso mostra que o oxigênio está ligado a um grupo metila \mathrm{CH_{3}-} de um lado e a um grupo terc-butila \mathrm{-C(CH_{3})_{3}} do outro. Para sintetizar um éter simples assim, a via clássica é a síntese de Williamson: reagir um alcóxido (base nucleófila) com um haleto de alquila via substituição nucleofílica. A forma geral desta reação é
onde \mathrm{R-O^-} é o alcóxido (associado ao contra-íon, aqui \mathrm{K^+}) e \mathrm{R'-Br} é o brometo de alquila que será atacado.
Passo 3
Regras práticas importantes da via de Williamson (explicação didática, sem pular etapas):
A reação ocorre por mecanismo \mathrm{S_N2} quando o haleto de alquila é primário ou metílico. No \mathrm{S_N2} o nucleófilo ataca o carbono do haleto e o grupo saída sai simultaneamente; por isso o carbono atacado precisa ser pouco impedido estéricamente.
Haletos secundários podem reagir por \mathrm{S_N2} com nucleófilos fortes, mas há competição com eliminação (\mathrm{E2}).
Haletos terciários raramente reagem por \mathrm{S_N2} (muito impedimento estérico); eles tendem a formar carbocátions (\mathrm{S_N1}) ou sofrermais eliminações, o que dá mau rendimento para fazer um éter por Williamson.
Logo: para obter o éter desejado com bom rendimento e poucas reações colaterais, devemos escolher o brometo de alquila que seja o menos impedido estéricamente (metílico ou primário) e o alcóxido que corresponda ao outro fragmento do éter.
Passo 4
Aplicando isso ao nosso produto \mathrm{CH_{3}OC(CH_{3})_{3}}:
Um caminho é usar o alcóxido terc-butilo \mathrm{(CH_{3})_{3}CO^-} (associado a \mathrm{K^+}, ou seja, \mathrm{KOtBu}) e um brometo metílico \mathrm{CH_{3}Br}. Neste caso o nucleófilo é grande (tert-butilóxido), mas o carbono que é atacado em \mathrm{CH_{3}Br} é metílico (não impedido), então o ataque \mathrm{S_N2} ocorre rapidamente e dá o éter desejado.
O caminho oposto — usar metóxido (\mathrm{CH_{3}O^-}, como \mathrm{KOCH_{3}}) e brometo terc-butila (\mathrm{(CH_{3})_{3}CBr}) — é problemático porque \mathrm{(CH_{3})_{3}CBr} é um brometo terciário: a substituição por \mathrm{S_N2} é praticamente inviável devido ao impedimento estérico; em vez disso ocorre \mathrm{S_N1} ou eliminação (\mathrm{E2}), levando a grandes perdas e produtos indesejados (olefinas, rearranjos). Portanto essa combinação é ruim.
Passo 5
Detalhamento do mecanismo para a opção favorável (muito didático):
Espécies reagentes: alcóxido terc-butilo associado a potássio (\mathrm{KOtBu}, que contém \mathrm{(CH_{3})_{3}CO^-}) e brometo de metila (\mathrm{CH_{3}Br}).
No passo de reação, o oxigênio do alcóxido com sua carga negativa ataca o carbono metílico de \mathrm{CH_{3}Br} por trás, formando uma ligação C–O enquanto o bromo sai como \mathrm{Br^-}. É exatamente um ataque \mathrm{S_N2} sem formação de carbocátion.
Aqui o produto é \mathrm{CH_{3}OC(CH_{3})_{3}} (o éter desejado) e o subproduto é \mathrm{KBr}.
Passo 6
Observações práticas rápidas (úteis para prova e para executar a reação):
Brometo de metila (\mathrm{CH_{3}Br}) é uma boa escolha; iodeto de metila (\mathrm{CH_{3}I}) seria ainda mais reativo por ter melhor grupo saída, mas a pergunta pediu especificamente combinação com brometo, então \mathrm{CH_{3}Br} está correta.
Solventes polares apróticos (por ex. \mathrm{acetona}, \mathrm{DMF}, \mathrm{DMSO}, \mathrm{THF}) favorecem \mathrm{S_N2} porque solvatam pouco o nucleófilo e aumentam sua reatividade. Temperatura moderada evita eliminação.
Usar \mathrm{KOtBu} (terc-butilato de potássio) dá um nucleófilo forte o suficiente para atacar \mathrm{CH_{3}Br} mesmo sendo volumoso; no caso de um haleto primário/metílico isso não atrapalha.
Resposta
Brometo de metila (\mathrm{CH_{3}Br}) e terc-butilato de potássio (\mathrm{KOtBu}).