Reações de eliminação: desidratação de álcoois e regra de Zaitsev
A reação de eliminação é uma reação orgânica em que dois átomos ou grupos saem de carbonos vizinhos de uma molécula e, no lugar deles, forma-se uma ligação dupla entre esses dois carbonos. É o processo inverso da adição, e é assim que se obtêm alcenos a partir de álcoois e de haletos orgânicos.
CH3CH2Cl → CH2=CH2 + HCl
Condição: presença de uma base
Um exemplo mostra como a condição importa. Etanol e ácido sulfúrico concentrado, aquecidos a 170–180 °C, produzem eteno, gás que é ponto de partida para boa parte da indústria química. Os mesmos reagentes, a cerca de 140 °C, produzem éter etílico, o líquido usado na primeira demonstração pública de anestesia em uma cirurgia, em 1846.
Resumo das reações de eliminação
| Reação | Reagente e condição | O que sai | Produto principal |
|---|---|---|---|
| Desidratação intramolecular de álcool | Etanol + H2SO4 concentrado, 170–180 °C | H e OH de carbonos vizinhos (água) | Eteno (alceno) |
| Desidratação intermolecular de álcool (não é eliminação) | Etanol + H2SO4 concentrado, ≈ 140 °C | Água entre duas moléculas | Éter etílico |
| Eliminação de haleto de hidrogênio | Haleto orgânico + base concentrada, temperatura mais alta | H e halogênio de carbonos vizinhos (HX) | Alceno |
| Regra de Zaitsev | Mais de um carbono vizinho com hidrogênio | — | Alceno com a dupla entre os carbonos mais substituídos |
Neste conteúdo você encontra:
- Como ocorre uma reação de eliminação
- Desidratação de álcoois: a temperatura decide
- Eliminação em haletos orgânicos
- Regra de Zaitsev: onde se forma a ligação dupla
- Eliminação ou substituição?
- Aplicações: do eteno ao plástico verde
- Exercícios sobre reações de eliminação
- Perguntas frequentes
Como ocorre uma reação de eliminação
Toda eliminação segue o mesmo padrão: dois grupos saem de dois carbonos vizinhos, isto é, ligados diretamente um ao outro, e uma ligação dupla nasce exatamente entre esses dois carbonos. O par de elétrons que fica disponível em cada carbono fecha a segunda ligação.
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Na eliminação, o número de ligantes dos carbonos diminui: dois saem e nenhum entra. Na adição acontece o contrário: dois ligantes entram numa ligação dupla que já existe.
| Reação | Exemplo | Balanço de ligantes |
|---|---|---|
| Adição | CH2=CH2 + HCl → CH3CH2Cl | Entram H e Cl |
| Eliminação | CH3CH2Cl → CH2=CH2 + HCl | Saem H e Cl |
As duas equações não representam a mesma reação em equilíbrio. São transformações em sentidos opostos, cada uma com sua condição: é a condição (calor, catalisador ou presença de outro reagente) que decide qual delas ocorre.
Os dois grupos precisam sair de carbonos diferentes e vizinhos. Se saíssem do mesmo carbono, não haveria um segundo carbono para fechar a ligação dupla. E se a dupla aparecer em outro lugar da cadeia, a transformação não é uma eliminação simples.
Também é possível ler uma adição ao contrário. O propeno recebe HBr e forma 2-bromopropano; na eliminação, o 2-bromopropano perde um H de um carbono e o Br do carbono vizinho e volta a formar propeno:
CH3CHBrCH3 → CH3CH=CH2 + HBr
Condição: presença de uma base
Desidratação de álcoois: a temperatura decide
A desidratação é a saída de uma molécula de água de um álcool, em geral com ácido sulfúrico concentrado e aquecimento. Ela pode ocorrer de dois modos, e a temperatura orienta qual predomina:
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Desidratação intramolecular: forma alceno
A água sai de dentro de uma mesma molécula: o grupo OH sai de um carbono, e um hidrogênio sai do carbono vizinho. Forma-se uma ligação dupla, por isso essa é uma reação de eliminação.
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O
Condição: H2SO4 concentrado, 170–180 °C
As fontes de referência apresentam ora 170 °C, ora 180 °C para essa reação; por isso, é mais seguro indicar a faixa. O padrão se repete com outros álcoois: o propan-1-ol, aquecido com ácido sulfúrico concentrado em temperatura alta, forma propeno.
CH3CH2CH2OH → CH3CH=CH2 + H2O
Condição: H2SO4 concentrado, temperatura alta
Desidratação intermolecular: forma éter
A água sai entre duas moléculas de álcool: uma fornece o OH, e a outra, um hidrogênio. As duas ficam unidas por um átomo de oxigênio, formando um dos éteres.
2 CH3CH2OH → CH3CH2–O–CH2CH3 + H2O
Condição: H2SO4 concentrado, ≈ 140 °C
Atenção: essa reação não é uma eliminação. Sai água, mas não surge nenhuma ligação dupla nova entre carbonos. A saída de água, sozinha, não caracteriza a eliminação.
O éter etílico tem lugar na história da medicina. Em 16 de outubro de 1846, no Massachusetts General Hospital, em Boston, o dentista William Thomas Green Morton demonstrou publicamente seu uso como anestésico numa cirurgia conduzida pelo cirurgião John Collins Warren.
Eliminação em haletos orgânicos
Nos haletos orgânicos (R–X, em que X é um halogênio), a eliminação ocorre na presença de uma base: o halogênio sai de um carbono, e um hidrogênio sai do carbono vizinho. Sai uma molécula de haleto de hidrogênio (HCl, HBr…), e por isso a reação também é chamada de desidroalogenação.
Condição indispensável: o carbono vizinho precisa ter pelo menos um hidrogênio. Sem esse hidrogênio, a dupla não pode se formar naquele par de carbonos.
| Haleto | Carbono vizinho tem H? | Produto |
|---|---|---|
| 1-bromopropano, CH3CH2CH2Br | Sim | propeno, CH3CH=CH2 |
| 1-bromobutano, CH3CH2CH2CH2Br | Sim | but-1-eno, CH3CH2CH=CH2 |
| 1-bromo-2-metilpropano, (CH3)2CHCH2Br | Sim, um | 2-metilpropeno, (CH3)2C=CH2 |
| clorometano, CH3Cl | Não há carbono vizinho | Não ocorre eliminação |
| 1-bromo-2,2-dimetilpropano, (CH3)3C–CH2Br | Não: o vizinho está ligado a três CH3 | Não ocorre eliminação por esse lado |
CH3CH2CH2Br → CH3CH=CH2 + HBr
Condição: presença de uma base
Não basta haver um halogênio na molécula: é preciso um carbono vizinho com hidrogênio disponível.
Regra de Zaitsev: onde se forma a ligação dupla
Quando o carbono que perde o halogênio tem mais de um carbono vizinho com hidrogênio, a dupla pode se formar de um lado ou do outro. A regra de Zaitsev indica a preferência: a dupla se forma preferencialmente entre os carbonos mais substituídos, isto é, ligados a mais carbonos. Esse é o produto majoritário; o outro se forma em menor proporção.
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| Haleto | Produto majoritário | Produto minoritário |
|---|---|---|
| 2-bromobutano, CH3CHBrCH2CH3 | but-2-eno (≈ 81%) | but-1-eno (≈ 19%) |
| 2-bromo-2-metilbutano, (CH3)2CBrCH2CH3 | 2-metilbut-2-eno (≈ 70%) | 2-metilbut-1-eno (≈ 30%) |
| 2-bromopentano, CH3CHBrCH2CH2CH3 | pent-2-eno | pent-1-eno |
Os percentuais são de reações com etóxido de sódio em etanol. Note que, no 2-bromobutano, o carbono que leva ao but-1-eno tem mais hidrogênios disponíveis, e mesmo assim esse produto é o minoritário: o critério não é contar hidrogênios, e sim ver quantos carbonos estão ligados aos carbonos da nova dupla.
A regra só é necessária quando os dois caminhos dão produtos diferentes. No 3-bromopentano, os dois lados são equivalentes, e qualquer escolha leva ao mesmo pent-2-eno.
A regra de Zaitsev indica uma tendência, não uma lei absoluta. Com bases volumosas, como o terc-butóxido de potássio, predomina o alceno menos substituído, chamado produto de Hofmann. Além disso, a ligação dupla impede a rotação entre os carbonos, o que pode originar isômeros geométricos, como o cis e o trans-but-2-eno.
Não confunda com a regra de Markovnikov, que vale na adição: ela indica onde um grupo entra numa ligação dupla que já existe. A regra de Zaitsev indica onde uma dupla nova vai nascer.
Eliminação ou substituição?
Um haleto orgânico tratado com uma base pode sofrer eliminação, formando um alceno, ou substituição, em que o halogênio é trocado por outro grupo, sem formar ligação dupla. As duas reações competem, e a condição indica qual predomina:
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| Haleto + KOH | Base diluída, temperatura mais baixa | Base concentrada, temperatura mais alta |
|---|---|---|
| CH3CH2Br | Substituição: etanol, CH3CH2OH | Eliminação: eteno, CH2=CH2 |
| CH3CH2CH2Br | Substituição: propan-1-ol, CH3CH2CH2OH | Eliminação: propeno, CH3CH=CH2 |
Em ambas as condições, os dois produtos podem se formar; o que muda é a proporção. Se o enunciado não informa a concentração da base nem a temperatura, não é possível afirmar qual produto será o majoritário.
Aplicações: do eteno ao plástico verde
A ligação dupla formada na eliminação é um ponto de reatividade: a partir dela, a molécula pode passar por novas transformações. Por isso a indústria produz insaturações de propósito. O eteno, por exemplo, é o principal ponto de partida para o polietileno, um dos polímeros mais usados em embalagens, recipientes e filmes plásticos.
A maior parte do eteno do mundo vem do petróleo, pela quebra de cadeias grandes de hidrocarbonetos. No Brasil, há também uma rota que usa exatamente a desidratação estudada aqui: desde 2010, a Braskem produz eteno a partir de etanol de cana-de-açúcar em Triunfo (RS), matéria-prima do chamado plástico verde. A capacidade da unidade é de 275 mil toneladas por ano.
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O
Condição: desidratação catalisada, em escala industrial
Exercícios sobre reações de eliminação
Resolva as questões e confira o gabarito explicado de cada alternativa.
Questão 1
Qual das equações representa uma reação de eliminação?
a) CH₂=CH₂ + HCl → CH₃CH₂Cl
b) CH₃CH₂Br → CH₂=CH₂ + HBr
c) CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
d) 2 CH₃CH₂OH → CH₃CH₂–O–CH₂CH₃ + H₂O
e) CH₃CH₂Br + OH⁻ → CH₃CH₂OH + Br⁻
A alternativa correta é a b: o H e o Br saem de carbonos vizinhos, e forma-se uma ligação dupla entre eles.
A alternativa a falha porque dois ligantes entram numa dupla existente; é uma adição. A alternativa c falha porque um hidrogênio é trocado por cloro; é uma substituição. A alternativa d falha porque sai água, mas não surge ligação dupla; é uma desidratação intermolecular. A alternativa e falha porque o bromo é trocado por OH; é uma substituição.
Questão 2
Etanol é aquecido com ácido sulfúrico concentrado a cerca de 140 °C. Qual é o produto orgânico predominante?
a) Eteno.
b) Etano.
c) Etanal.
d) Éter etílico.
e) Ácido acético.
A alternativa correta é a d: na temperatura de cerca de 140 °C, a água sai entre duas moléculas de etanol, que ficam unidas por um oxigênio.
A alternativa a falha porque o eteno predomina na faixa de 170–180 °C. A alternativa b falha porque a desidratação não adiciona hidrogênio; não forma alcano. A alternativa c falha porque o etanal é obtido por oxidação do etanol, não por desidratação. A alternativa e falha porque o ácido acético também vem da oxidação do etanol.
Questão 3
O 2-bromobutano reage com etóxido de sódio em etanol. Qual é o produto majoritário?
a) But-2-eno.
b) But-1-eno.
c) Butano.
d) Butan-2-ol.
e) But-2-ino.
A alternativa correta é a a: a dupla se forma preferencialmente entre os carbonos mais substituídos, conforme a regra de Zaitsev.
A alternativa b falha porque ele se forma, mas é o produto minoritário, cerca de 19%. A alternativa c falha porque a eliminação forma ligação dupla, não um alcano. A alternativa d falha porque esse seria o produto de substituição, que não predomina nessa condição. A alternativa e falha porque uma ligação tripla exigiria duas eliminações.
Questão 4
Qual dos compostos não pode formar um alceno por eliminação?
a) Cloroetano, CH₃CH₂Cl.
b) 2-bromopropano, CH₃CHBrCH₃.
c) 1-bromobutano, CH₃CH₂CH₂CH₂Br.
d) Etanol, CH₃CH₂OH.
e) Clorometano, CH₃Cl.
A alternativa correta é a e: a molécula tem um único carbono; sem carbono vizinho, não há como formar uma ligação dupla.
A alternativa a falha porque ele forma eteno ao perder H e Cl de carbonos vizinhos. A alternativa b falha porque ele forma propeno. A alternativa c falha porque ele forma but-1-eno. A alternativa d falha porque com H₂SO₄ concentrado a 170–180 °C, ele forma eteno.
Questão 5
O bromoetano reage com hidróxido de potássio concentrado em temperatura alta. O que se espera?
a) Etanol como produto majoritário, por substituição.
b) Somente eteno, sem nenhum produto de substituição.
c) Eteno como produto majoritário, por eliminação; o etanol, de substituição, forma-se em menor quantidade.
d) Éter etílico.
e) Etano.
A alternativa correta é a c: a base concentrada e a temperatura mais alta favorecem a eliminação, mas não fazem a substituição desaparecer.
A alternativa a falha porque a substituição é favorecida com base diluída e temperatura mais baixa. A alternativa b falha porque os dois produtos podem se formar; muda a proporção. A alternativa d falha porque o éter vem da desidratação intermolecular do etanol, não do bromoetano com base. A alternativa e falha porque a eliminação forma uma ligação dupla, não um alcano.
Perguntas frequentes
O que é uma reação de eliminação?
É uma reação orgânica em que dois átomos ou grupos saem de carbonos vizinhos e forma-se uma ligação dupla entre esses carbonos. É o inverso da reação de adição.
Quais são os principais tipos de reação de eliminação?
A desidratação intramolecular de álcoois, que libera água, e a eliminação de haleto de hidrogênio em haletos orgânicos (desidroalogenação), que libera HCl, HBr ou outro haleto de hidrogênio.
O que diz a regra de Zaitsev?
Que, quando há mais de uma possibilidade, a ligação dupla se forma preferencialmente entre os carbonos mais substituídos. Esse alceno é o produto majoritário.
A desidratação do etanol a 140 °C é uma eliminação?
Não. Sai água entre duas moléculas e forma-se éter etílico, sem nova ligação dupla. A eliminação ocorre na faixa de 170–180 °C, quando se forma eteno.
Qual é a diferença entre eliminação e adição?
Na adição, dois ligantes entram numa ligação dupla, que se desfaz. Na eliminação, dois ligantes saem de carbonos vizinhos, e uma ligação dupla se forma.
Como saber se ocorre eliminação ou substituição?
Pela condição: base concentrada e temperatura mais alta favorecem a eliminação; base diluída e temperatura mais baixa favorecem a substituição.
Referências Bibliográficas
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