Química Orgânica 1 · Radicais, álcoois e éteres
Cloração do 2,2-dimetilbutano: três monocloretos
Condições: Cl2, hν
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 9 passos escritos
A luz quebra o Cl₂
A luz quebra o Cl₂ em dois átomos de cloro. O 2,2-dimetilbutano tem três tipos de hidrogênio (nove nas metilas do terc-butila, dois em C3 e três em C4); por isso, desenhamos três moléculas do alcano e mais três de Cl₂ para acompanhar cada caminho.
As setas curvas
- Um elétron da ligação Cl–Cl fica no primeiro átomo de cloro.
- O outro elétron fica no segundo cloro, gerando dois radicais cloro.
Cl• remove um hidrogênio de uma metila do terc-butila
Um átomo de cloro retira um dos nove hidrogênios equivalentes das três metilas ligadas a C2. Forma-se um radical primário do tipo neopentila; ele é o radical menos estável aqui, mas esses hidrogênios são numerosos.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado do cloro inicia a ligação H–Cl com um hidrogênio de metila em C2.
- Um elétron dessa ligação C–H primária completa a ligação H–Cl.
- O outro elétron fica no carbono CH₂, agora um radical primário vizinho ao carbono quaternário.
Cl• remove um hidrogênio de C3
O segundo átomo de cloro remove um dos dois hidrogênios de C3, o único grupo CH₂. O radical secundário é mais estável e se forma cerca de 3,8 vezes mais rápido por hidrogênio.
As setas curvas
- O segundo radical cloro inicia uma ligação H–Cl com um hidrogênio de C3.
- Um elétron da ligação C3–H secundária completa essa ligação H–Cl.
- O outro elétron fica em C3, gerando um radical secundário ao lado do grupo terc-butila.
O radical primário captura Cl do Cl₂
O radical primário do ramo terc-butila abstrai um cloro do Cl₂ e forma o 1-cloro-2,2-dimetilbutano. Um novo átomo de cloro é liberado e propaga a cadeia.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado do carbono CH₂ inicia a ligação C–Cl.
- Um elétron da ligação Cl–Cl completa a nova ligação C–Cl nesse CH₂.
- O outro elétron da ligação Cl–Cl fica no átomo de cloro que sai.
O novo Cl• remove um hidrogênio de C4
O átomo de cloro regenerado remove um hidrogênio de C4, a metila terminal do grupo etila. Esse radical primário, a dois carbonos do centro quaternário, leva ao produto minoritário.
As setas curvas
- O radical cloro regenerado inicia uma ligação H–Cl com um hidrogênio de C4.
- Um elétron da ligação C4–H completa essa ligação H–Cl.
- O outro elétron fica em C4, o radical primário na ponta da cadeia.
Calcule a distribuição
Multiplique o número de hidrogênios de cada tipo pela reatividade relativa (primário 1, secundário 3,8) e depois normalize.
O radical em C3 captura Cl do Cl₂
O radical secundário planar em C3 captura cloro do Cl₂ por qualquer uma das faces. Por isso, o 3-cloro-2,2-dimetilbutano se forma como mistura racêmica.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado em C3 inicia a ligação C3–Cl.
- Um elétron desse Cl₂ completa a ligação C3–Cl.
- O elétron restante fica no outro átomo de cloro.
O radical em C4 captura Cl do Cl₂
O radical primário terminal captura cloro do último Cl₂ e forma o 1-cloro-3,3-dimetilbutano. A proporção dos produtos foi definida nas três etapas de abstração, não aqui.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado em C4 inicia a ligação C4–Cl.
- Um elétron do último Cl₂ completa a ligação C4–Cl.
- O outro elétron sai com um átomo de cloro que propaga a cadeia.
Três monocloretos do 2,2-dimetilbutano
A mistura contém cerca de 46 % de 1-cloro-2,2-dimetilbutano, 39 % de 3-cloro-2,2-dimetilbutano racêmico e 15 % de 1-cloro-3,3-dimetilbutano, além de HCl. Os nove hidrogênios do terc-butila superam os hidrogênios secundários, mais reativos porém escassos.
O que você vai praticar
Desenhe as três abstrações de hidrogênio na cloração do 2,2-dimetilbutano com Cl2 e luz e calcule a porcentagem de cada monocloreto.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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