Regra de Zaitsev

RKA3JV No vídeo sobre reações E2, nós vimos como uma base forte pode tirar o hidrogênio deste carbono aqui. Mas, ele não pega os elétrons, ele pega somente os prótons e este elétron aqui vai para este carbono, e aí, o carbono vai doar o elétron desta ligação para o nosso cloro, porque o cloro é mais eletronegativo. E tudo isso acontece simultaneamente, e quando eu digo que isso acontece simultaneamente, estou dizendo que essa base forte está pegando próton do hidrogênio e retirando o hidrogênio do carbono. E, ao mesmo tempo, este elétron é doado para este carbono. E, ao mesmo tempo, este elétron vai caminhar para o cloro. Tudo isso acontece ao mesmo tempo. Depois disso tudo o cloro é eliminado. E eu tenho uma pergunta para vocês. É o seguinte: por que eu escolhi esse hidrogênio aqui e não outro hidrogênio? Eu vou circular aqui, ou seja, porque eu escolhi este hidrogênio e não esse outro hidrogênio? E, além disso, eu vou introduzir uma nova nomenclatura. E, depois, eu vou falar de uma nova regra, tudo isso nesta aula. Depois, eu vou explicar por que as pessoas acham que essa regra funciona. E você deve se lembrar que o carbono que tem uma cadeia funcional é o carbono alfa, que eu vou escrever aqui. É este carbono alfa aqui. E para nós termos reações do tipo E2, o hidrogênio que tem de ser retirado é o hidrogênio do carbono beta. E o carbono beta vai ser o carbono que vai estar mais próximo do carbono alfa. Então, eu tenho este carbono beta aqui, eu vou escrever beta ao lado do carbono, e também tenho este carbono beta aqui. E aí, por hora, eu posso dizer que eu vou tirar o hidrogênio deste carbono beta, ou então, o hidrogênio deste carbono beta, eu posso retirar de qualquer um dos dois. Mas, eu vou explicar para vocês por que nós só podemos retirar esse hidrogênio aqui. Então, vamos olhar para a reação. Eu vou redesenhar aqui para você entender melhor isso. E aí eu vou retirar os hidrogênios dos outros carbonos betas. E eu quero as duas reações ao mesmo tempo na tela. Eu vou desenhar o metóxido aqui e vou colocar os elétrons de valência do oxigênio, que são 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. E eu vou colocar em amarelo o elétron que vai se ligar com o hidrogênio, que é este elétron aqui. E aí, o oxigênio vai atacar este hidrogênio e vai retirar o próton dele. E aí os elétrons deste hidrogênio podem ser usados por essa molécula aqui. Este elétron vai caminhar para o nosso carbono alfa, e o carbono alfa vai fazer uma ligação dupla com este carbono beta. E como consequência disso, esse elétron aqui do carbono vai caminhar para o cloro, porque o cloro é bastante eletronegativo. E, com isso, nós vamos formar o cloreto. E, depois de tudo isso, o nosso produto final vai ficar parecido. E, claro, você ainda tem o metanol, porque o hidrogênio foi retirado. Então, nós vamos ter aqui o nosso oxigênio ligado ao CH₃. Você também tem os elétrons de valência, que são os mesmos elétrons de valência que tínhamos aqui. Então, você tem 1, 2, 3, 4, 5. E agora nós temos este elétron que está sendo ligado ao hidrogênio. Então, nós vamos ficar com uma ligação com o hidrogênio. E aí, o oxigênio vai ter essa ligação com o hidrogênio. E outra coisa importante que eu quero que vocês percebam é que nesta primeira parte aqui, o oxigênio tem 7 elétrons de valência. Então, nós vamos ter uma carga negativa deste lado, Já nesta outra parte, o oxigênio tem uma carga neutra, porque ele doou um elétron. Agora, se chama metanol. É a mesma coisa que nós vimos acontecer em reações E1. Nós também sabemos que o cloro pegou este elétron aqui, por isso agora ele é um cloreto. Então, nós temos aqui o nosso cloro com seus elétrons de valência. Dois aqui, dois aqui, mais dois aqui e o outro elétron aqui. Também tem o elétron que ele pegou para si, que é este elétron, que eu vou colocar em outra cor. Então, é esse elétron aqui. E por ele ter pego esse elétron, ele ficou com uma carga negativa. Você pode imaginar que a carga negativa foi transferida do metóxido para o cloreto. E o que aconteceu, se você perceber, é que a ligação dupla agora não está mais aqui, ela foi transferida para a ligação dupla entre estes dois carbonos. E o produto final, se a reação ocorresse, nós teríamos o carbono beta fazendo uma ligação com o carbono alfa, ou seja, este carbono agora está fazendo uma ligação com este carbono. E eu vou ter uma segunda ligação que vai ser uma ligação π. Vai ser essa ligação aqui, em rosa. E esse carbono aqui é esse carbono alfa aqui. Eu também vou pintar na mesma cor para você identificar melhor. Se nós continuarmos a cadeia, nós vamos ter que o carbono alfa está ligado a 2 hidrogênios, que eu vou colocar na mesma cor, que são esses hidrogênios aqui, um para baixo e outro para o lado. Nós também temos, saindo do carbono alfa, um hidrogênio aqui para baixo. E vou completar a ligação, e completando a estrutura, nós também temos 3 hidrogênios aqui, um CH₃. E antes, nós tínhamos um 2-buteno. E se você contar, nós tínhamos também 4 carbonos. Aqui continuamos tendo 4 carbonos, só que a diferença é que, agora, a ligação mudou de lugar. Então, nós vamos ter agora, 1-buteno. Então, 1-buteno. E a pergunta é: qual das duas é mais provável de acontecer? Ou então, ambas acontecem ao mesmo tempo? Ou, uma forma prevalece sobre a outra? E a resposta é sim, uma prevalece sobre a outra. O que eu estou querendo dizer é que se você fosse fazer uma reação, o produto que mais prevaleceria seria o 2-buteno. Ou seja, o produto mais abundante. E existe uma regra para você prever qual das duas vai prevalecer. E essa regra é a regra de Zaitsev e eu vou escrever aqui para você. Regra de Zaitsev. É parecido com a regra de Markovnikov, só que para reações de eliminação. Se você pensar sobre as reações de adição que nós fizemos em vídeos anteriores, é o contrário dela, ou seja, é o oposto das reações de eliminação. Então, na adição nós estamos adicionando o cloro e na eliminação nós estamos retirando o cloro. Por isso, a regra de Zaitsev é parecida com Markovnikov. E primeiro eu vou comentar um pouquinho sobre a regra e depois como ela funciona. Eu quero que você saiba que isso não é uma coisa definitiva. A gente acha que sabe como funciona, mas não temos 100% de certeza. Então, a regra diz que o carbono que irá perder hidrogênio é o carbono que tem menos hidrogênios. O carbono que tem maior chance de perder hidrogênio é o que possui menos hidrogênios. Eu coloquei um H⁺ aqui, porque o elétron fica e ele só leva o próton junto com o hidrogênio. Nós podemos até chamar de um hidrogênio protonado. Então, se nós olharmos para a nossa cadeia, você pode ver que este carbono tem dois hidrogênios e este outro carbono beta tem 3 hidrogênios. Por isso, este hidrogênio aqui está mais propenso a reagir com a nossa base, e isso segundo a regra de Zaitsev. Você pode imaginar que é o próton com maior acidez, ou seja, é o próton que está mais fácil para essa base capturar. Agora, uma coisa interessante é que se você tivesse o mesmo número de hidrogênios nos 2 carbonos, o produto seria o mesmo. Ou seja, você teria um número igual de produtos dos dois lados. Mas, o que eu quero saber é por que isso acontece. É algo que está relacionado com hiperconjugação. Mas, claro, eu não vou entrar muito nos detalhes disso, muito menos na mecânica quântica envolvida. Mas, a noção de hiperconjugação está ligada ao que nós já vimos, que é que aquele carbono que tem menos hidrogênios irá prevalecer. Ou, então, aquele que tem menos hidrogênios é aquele que talvez perca o próton do hidrogênio. E o carbono que está ligado a menos hidrogênios, vai ser o carbono que vai ter mais ligações com outros carbonos. E este carbono beta está ligado a este carbono alfa e a este outro carbono. E se você perceber, este outro carbono beta só está fazendo uma ligação com este carbono alfa. E a hiperconjugação está ligada ao fato de que os outros carbonos vão ajudar a estabilizar a ligação dupla, que será formada depois. Ou seja, os outros carbonos têm mais elétrons para oferecer do que os hidrogênios, por isso esse cara tem mais chances de doar os elétrons para formar a parte da direita, do que para formar a ligação da esquerda. Eu não vou entrar muito em hiperconjugação, mas ela está ligada à estabilidade da ligação dupla. Ou seja, quanto mais carbonos próximos, a ligação vai ser mais estável. Outro modo de se pensar é você olhar para o produto final, e pela regra de Zaitsev, nós sabemos que este produto, o 2-buteno, tem mais chances de acontecer do que o 1-buteno. Então, eu vou olhar para o 1-buteno e vou reescrever a cadeia aqui. Então, eu tenho o meu carbono alfa aqui e ele está ligado a um hidrogênio, e ele também está fazendo uma ligação dupla com outro carbono. Eu vou chamar essa cadeia de "R". Eu também tenho estes 2 hidrogênios, que eu vou representar, vou colocar em outra cor. Então, eu tenho meus hidrogênios aqui. Claro, necessariamente, isso aqui não é 1-buteno, eu só coloquei o "R" aqui para representar. Então, nós podemos representá-la desta forma. E se eu quiser representar assim, essa cadeia, eu vou chamar essa parte de R', e este carbono eu vou chamar de R''. Esta parte acaba sendo somente 1 carbono, é por isso que eu estou colocando as duas linhas. E eu vou descer aqui para redesenhar a estrutura para ficar com mais espaço. Então, representando aqui embaixo, eu tenho a ligação dupla entre os dois carbonos. E este carbono da esquerda tem um hidrogênio, ele está ligado a um hidrogênio, ele está ligado também ao meu é R'. E o carbono da direita está ligado a um R'' e a outro hidrogênio, que eu vou colocar aqui. Eu fiz isso para você perceber que a ligação dupla é o ponto central da nossa atenção. E, com isso, nós vamos entender o que está acontecendo. Nós já vimos que este produto é o produto dominante. E se você comparar os dois desenhos, você vê que nesta de cima, você tem somente um grupo de "R", e na de baixo, você tem dois grupos que estão longe da ligação dupla. E isso está dizendo que você está substituindo mais hidrogênios com cadeias de carbono. Então, eu posso dizer que esse desenho é mais substituído. E lembra da hiperconjugação? Que diz que as cadeias de carbono, próximas da ligação dupla, ajudam a estabilizá-la. Alguns dos orbitais "σ", de alguma forma, estão ajudando a estabilizar os outros orbitais "π". E, quando a gente fala disso, a gente está entrando na mecânica quântica e isso não é 100% claro. Mas, claro, a regra de Zaitsev te ajuda bastante nisso. Tudo o que nós vimos até agora foi em reações E2, mas a mesma coisa acontece com reações E1.