Hidrocarbonetos podem ser obtidos em laboratório por descarboxilação…

Hidrocarbonetos podem ser obtidos em laboratório por descarboxilação oxidativa anódica, processo conhecido como eletrossíntese de Kolbe. Essa reação é utilizada na síntese de hidrocarbonetos diversos, a partir de óleos vegetais, os quais podem ser empregados como fontes alternativas de energia, em substituição aos hidrocarbonetos fósseis. O esquema ilustra simplificadamente esse processo.

AZEVEDO, D.C.; GOULART , M.O.F. Estereosseletividade em reações eletródicas. Química Nova , n. 2, 1997 (adaptado).

Com base nesse processo, o hidrocarboneto produzido na eletrólise do ácido 3,3-dimetil-butanoico é o

GABARITO: C

A eletrólise de Kolbe é um método de síntese de hidrocarbonetos a partir de ácidos carboxílicos (ou seus sais). O processo envolve a oxidação anódica do íon carboxilato, resultando em descarboxilação e formação de radicais alquila que se dimerizam.

Para o ácido 3,3-dimetil-butanoico, o raciocínio é o seguinte:

1. Identificação da estrutura do ácido: O ácido 3,3-dimetil-butanoico possui 4 carbonos na cadeia principal (butanoico) com duas metilas no carbono 3. Sua fórmula é $(CH_3)_3C-CH_2-COOH$.
2. Formação do radical: Na eletrólise, o grupo carboxila ($-COOH$) é removido na forma de $CO_2$, gerando o radical neopentila: $\cdot CH_2-C(CH_3)_3$.
3. Dimerização: Dois radicais neopentila se unem pelo carbono que estava ligado à carboxila, formando o hidrocarboneto: $(CH_3)_3C-CH_2-CH_2-C(CH_3)_3$.
4. Nomenclatura do produto: A cadeia principal mais longa possui 6 carbonos (hexano). Numerando a partir das extremidades para dar os menores índices aos substituintes, temos quatro grupos metila nos carbonos 2, 2, 5 e 5. Logo, o nome é 2,2,5,5-tetrametil-hexano.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno não desconta o carbono do grupo carboxila antes da dimerização: $6 \cdot 2 = 12$ carbonos. Por exemplo: o aluno supõe que a molécula de 6 carbonos se duplica sem perder o $CO_2$, obtendo o 2,2,7,7-tetrametil-octano.
• Incorreta. O aluno realiza a conexão entre os radicais no carbono quaternário (C3) em vez de no carbono terminal original (C1): $3-3$ em vez de $1-1$. Por exemplo: o aluno ignora o impedimento estérico e liga os centros ramificados, gerando o 3,3,4,4-tetrametil-hexano.
• Correta. Conforme demonstrado no passo a passo, a dimerização do radical neopentila produz o 2,2,5,5-tetrametil-hexano.
• Incorreta. O aluno ignora a perda de $CO_2$ e erra a numeração dos substituintes: $6+6=12$ carbonos. Por exemplo: o aluno mantém a posição 3 do ácido original no dimer de 12 carbonos, resultando no 3,3,6,6-tetrametil-octano.
• Incorreta. O aluno identifica o número correto de carbonos (10), mas erra a simetria da conexão: $2,2$ e $4,4$. Por exemplo: o aluno falha em perceber que a dimerização de radicais idênticos gera um produto simétrico, marcando o 2,2,4,4-tetrametil-hexano.