PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 35 do IME 2021
Um professor de química propôs, como primeira etapa do mecanismo de esterificação do terc-butanol com o ácido acético, a formação de um carbocátion terciário no álcool. Suponha a viabilidade dessa proposta. O átomo do ácido acético mais propenso a realizar o ataque nucleofílico ao carbocátion formado seria o
- Aoxigênio do grupo hidroxila, pois seria o átomo mais eletronegativo por estar ligado a um átomo de hidrogênio.
- Boxigênio da carbonila, pois facilmente assume uma carga negativa formal por ressonância.
- Ccarbono do grupo ácido, pois facilmente assume a forma de carbânion por deslocamento de carga eletrônica.
- Dcarbono do grupo metila, pois é o menos impedido espacialmente entre os dois carbonos.
- Ehidrogênio do grupo hidroxila, pois consegue se dissociar e formar um hidreto, um dos compostos mais eletronegativos existentes.
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Resolução comentada
O carbocátion é um eletrófilo (carga positiva, falta de elétrons). Quem o ataca precisa ser nucleófilo, ou seja, ter par de elétrons disponível e densidade eletrônica elevada.
No ácido acético, \ce{CH3-C(=O)-OH}, os candidatos são os dois oxigênios:
- O oxigênio da hidroxila tem pares livres, mas um deles está em ressonância com a carbonila (o par do O–H desloca-se para o C=O). Isso diminui sua densidade eletrônica e sua nucleofilicidade.
- O oxigênio da carbonila tem dois pares livres que não participam da ressonância como doadores. Na estrutura de ressonância \ce{CH3-C(O^-)=O^+H} ele assume carga negativa formal, o que o torna rico em elétrons e o sítio mais nucleofílico.
O ataque do \ce{C=O} ao carbocátion terc-butila forma um cátion estabilizado por ressonância (protonado no outro oxigênio). Depois, a perda de \ce{H+} leva ao acetato de terc-butila.
Os carbonos e o hidrogênio não servem: o carbono da carbonila é eletrofílico (tem carga parcial positiva), a metila não tem par de elétrons disponível e o hidrogênio é ácido, não nucleofílico.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AO oxigênio da hidroxila tem par livre deslocalizado pela ressonância com a carbonila, e a eletronegatividade não é consequência de estar ligado ao H.
- CO carbono da carbonila é eletrofílico, e não forma carbânion nessas condições.
- DO carbono da metila não tem par de elétrons para atacar, e o impedimento espacial não define nucleofilicidade.
- EO hidrogênio ácido sai como \ce{H+}, não como hidreto, e não é nucleófilo.
Assuntos: mecanismo de esterificação, nucleófilos e eletrófilos, ressonância.
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Fonte: IME 2021 · Prova objetiva. Prova oficial ↗