Para a sequência abaixo: a) apresente a estrutura e o nome do composto A; b) escreva a estrutura do(s) produto(s) orgânico(s) formado(s) na reação do composto A com bromo na presença de luz.
(a) identificar a estrutura e o nome do composto \mathbf{A}, que é o produto da hidrogenação do alceno dado com \mathrm{H}_{2} e \mathrm{Ni};
(b) escrever a(s) estrutura(s) do(s) produto(s) orgânico(s) formado(s) quando esse composto \mathbf{A} reage com \mathrm{Br}_{2} na presença de luz (hv).
Informações fornecidas no enunciado (resumidas e explicitadas):
O alceno inicial está escrito como \mathrm{H}_{3} \mathrm{CCH}_{2}-\stackrel{\mathrm{CH}_{3}}{\underset{\mathrm{CH}}{\mathrm{C}}}=\underset{\mathrm{CH}_{3}}{\mathrm{C}}-\mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{3}.
Observação: dessa notação vê-se que o duplo entre dois carbonos internos tem em cada carbono uma substituição metila, e a cadeia completa tem seis carbonos (é um hex-3-eno com metilas nos carbonos 3 e 4).
Depois há hidrogenação (\mathrm{H}_{2},\\ \mathrm{Ni}) que irá saturar a dupla ligação formando o composto \mathbf{A}.
Em seguida faz-se halogenação radicalar com \mathrm{Br}_{2} e luz (hv), ou seja, bromação radicalar do alcano \mathbf{A}.
Passo 2
Interpretação da estrutura do alceno inicial (para eu e você visualizarmos corretamente):
A cadeia indicada é uma cadeia de 6 carbonos (hex-), com a dupla ligação no carbono 3 (contando a partir de uma extremidade) — portanto é um hex-3-eno.
Cada carbono da dupla ligação carrega um grupo metil. Logo o alceno é o seguinte, em fórmula condensada: \mathrm{CH_3CH_2C(CH_3) = C(CH_3)CH_2CH_3}.
Isso coincide com o nome substituído: é o 3,4-dimetilhex-3-eno (o duplo está entre C3 e C4 e há metilas em C3 e C4).
Passo 3
O que faz a hidrogenação com \mathrm{H}_{2},\\ \mathrm{Ni} e como aplicamos aqui (aula prática):
Conceito: hidrogenação catalítica adiciona uma molécula de \mathrm{H}_{2} através da dupla ligação, convertendo o alceno em alcano, sem alterar outros grupos. O catalisador (Ni, Pt, Pd, …) facilita a adição sin dos hidrogênios.
Aplicação: a dupla ligação entre C3 e C4 será saturada; cada um desses carbonos recebe um átomo de hidrogênio adicional.
Assim o produto \mathbf{A} é o alcano correspondente à fórmula acima saturada: \mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_2CH_3}.
Em palavras: o alcano é o hexano com metilas em 3 e 4, ou seja, 3,4-dimetilhexano.
Observação sobre estereo/química: aqui a hidrogenação apenas remove a insaturação; não há formação de isômeros adicionais relevantes — obtemos o alcano único (a configuração cis/trans do alceno não importa depois que saturamos).
Passo 4
Preparação para a bromação radicalar com \mathrm{Br}_{2},\\ hv: teoria necessária
Reação: bromação radicalar de alcanos sob luz envolve formação de radicais e substituição de um hidrogênio por bromo. Mecanismo em três etapas: iniciação (\mathrm{Br}_2 \xrightarrow{hv} 2\\ \mathrm{Br}\cdot), propagação (abstração de H por \mathrm{Br}\cdot formando \mathrm{HBr} e um radical orgânico; radical orgânico reage com \mathrm{Br}_2 formando o brometo e regenerando \mathrm{Br}\cdot), e terminação.
Seletividade: a facilidade de abstração de H segue aproximadamente a ordem terciário > secundário > primário. O bromo é bem seletivo (muito prefere H terciários por causa da energia de ativação e estabilidade dos radicais).
Consequência prática: o produto majoritário será aquele em que o H mais facilmente abstraído (terciário) é substituído por Br.
Passo 5
Aplicando a seletividade ao composto \mathbf{A} (3,4-dimetilhexano):
Estrutura de \mathbf{A} em texto condensado: \mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_2CH_3}.
Identificação de tipos de hidrogênios:
Carbonos C3 e C4 são carbonos terciários (cada um é ligado a três carbonos e contém um único hidrogênio). Esses H são terciários e são os mais reativos na bromação radicalar.
Carbonos C2 e C5 são secundários (\mathrm{CH_2}), menos reativos que terciários.
Carbonos terminais e metilas são primários, ainda menos reativos.
Portanto o produto majoritário resultará da substituição do único hidrogênio do carbono terciário (C3 ou C4) por bromo.
Como a molécula é simétrica trocando-se o lado esquerdo pelo direito, a substituição em C3 ou em C4 leva ao mesmo constituinte (mesma conectividade), mas gera um centro quiral (o carbono substituído passa a ter quatro grupos diferentes), então o produto será obtido como uma mistura racêmica de enantiômeros (forma R e S em proporções 50:50).
Nome e estrutura do produto majoritário (condensado): \mathrm{CH_3CH_2C(Br)(CH_3)-C(CH_3)CH_2CH_3}.
Este composto é o brometo terciário: 3-bromo-3,4-dimetilhexano (ou, equivalente por simetria, 4-bromo-3,4-dimetilhexano — mas por escolha de numeração preferimos o menor número, geralmente será 3-bromo-3,4-dimetilhexano).
Observação sobre outros produtos: existirá em pequena proporção substituição em carbonos secundários (2-bromo ou 5-bromo) e muito pequena nos primários. Mas esses são minoritários devido à alta seletividade do bromo por hidrogênios terciários.
Passo 6
Resumo final das estruturas (como desenhar/representar na prova)
Escreva \mathbf{A} como a cadeia saturada: \mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_2CH_3} e indique o nome IUPAC: 3,4-dimetilhexano.
Para a bromação radicalar dê como produto principal a substituição em C3/C4 (produto único constitucional): \mathrm{CH_3CH_2C(Br)(CH_3)-C(CH_3)CH_2CH_3}. Escreva que esse produto é obtido como mistura racêmica de dois enantiômeros (R e S no centro bromado).
Se for pedir todos os produtos possíveis, anote também (como minoritários): \mathrm{CH_3CH(Br)CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_2CH_3} (bromação em C2) e demais isômeros de menor ocorrência — mas enfatize que são minoritários.
(b) Produto majoritário: \mathrm{CH_3CH_2C(Br)(CH_3)-C(CH_3)CH_2CH_3} (3-bromo-3,4-dimetilhexano), obtido como mistura racêmica (R e S). Minoritariamente: bromação em posições secundárias (ex.: 2-bromo ou 5-bromo) e muito pouco em primários.