PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 11 (2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2008
A interconversão do cis-2-buteno em trans-2-buteno, catalisada por iodo, envolve as seguintes etapas:
- homólise de moléculas de iodo, formando átomos de iodo;
- adição do átomo de iodo a um dos átomos de carbono da ligação dupla, com a conversão dessa em ligação simples;
- rearranjo conformacional visando à diminuição da energia;
- reestabelecimento da ligação dupla e regeneração do catalisador.
Represente, utilizando fórmulas estruturais planas, as etapas citadas. (5,0 pontos)
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Resposta (representação das etapas)
O iodo é o catalisador. Ele ataca a dupla, permite a rotação da ligação e depois sai, regenerado.
Etapa 1 – homólise do \ce{I2} (luz ou calor). A ligação se rompe e cada átomo fica com um elétron:
Etapa 2 – adição do \ce{I^.} à dupla do cis-2-buteno. A ligação \pi se rompe. Um carbono liga-se ao iodo e o outro fica com o elétron desemparelhado (radical). A ligação C–C passa a ser simples:
H3C CH3 CH3 CH3
\ / \ /
C=C + I• --> I ––– C — C•
/ \ / \
H H H H
(cis-2-buteno) (radical, metilas do mesmo lado)
Etapa 3 – rearranjo conformacional. Como a ligação C–C agora é simples, ela gira livremente. Gira-se 180^\circ o carbono radicalar. As duas metilas, que estavam do mesmo lado (repulsão), passam para lados opostos (anti), conformação de menor energia:
CH3 CH3 CH3 H
\ / \ /
I ––– C — C• rotação --> I ––– C — C•
/ \ / \
H H H CH3
Etapa 4 – restabelecimento da dupla e regeneração do catalisador. O elétron do carbono radicalar forma a ligação \pi com o elétron da ligação C–I. O átomo de iodo sai, e as metilas ficam em lados opostos. Isso é o trans-2-buteno:
CH3 H H3C H
\ / \ /
I ––– C — C• --> I• + C=C
/ \ / \
H CH3 H CH3
(trans-2-buteno)
O \ce{I^.} liberado ataca outra molécula de cis-2-buteno. Quando dois átomos de iodo se encontram, formam \ce{I2} de novo.
Globalmente: cis-2-buteno \rightleftharpoons trans-2-buteno. O trans é mais estável, por haver menor repulsão entre as metilas.
Resposta: \ce{I2 -> 2 I^.}; cis + \ce{I^.} \to \ce{CH3-CH(I)-CH^._-CH3}; rotação da ligação C–C com as metilas em anti; perda de \ce{I^.} e formação do trans-2-buteno.
Assuntos: Isomeria geométrica, Energia de ativação e catálise, Reações de adição e eliminação.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2008 · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗