20 (ITA-SP) Na reação de 2-metil-1-propeno com brometo de hidrogênio forma-se:
a) 2-bromo-2-metilpropano
b) 1-bromo-2-metilpropano
c) isobutano
d) 1-bromo-2-metil-1-propeno

Passo 1

O enunciado pergunta qual produto se forma na reação entre 2-metil-1-propeno e brometo de hidrogênio (HBr). As alternativas são:
a) 2-bromo-2-metilpropano
b) 1-bromo-2-metilpropano
c) isobutano
d) 1-bromo-2-metil-1-propeno
Informações relevantes dadas pelo enunciado (decodificando o nome do reagente):
  • O reagente é “2-metil-1-propeno”. Vou transformar esse nome em estrutura para ficar claro o que temos: trata-se de um alceno (propeno) com um metil ligado ao carbono 2. A fórmula estrutural é a do isobutileno/isobutileno comum, ou seja, o alceno ramificado: (CH3)2C=CH2 (também chamado 2-metilprop-1-eno ou 2-metilpropeno).
  • O outro reagente é HBr (ácido halogenídrico, fonte de H+ e Br−).

Passo 2

Vou explicar o tipo de reação que acontece: adição eletrofílica de HBr a um alceno. Conceitos fundamentais (devagar e com exemplo):
  • Uma dupla ligação C=C tem elétrons pi que são relativamente ricos em elétrons; isso a torna uma boa base/nucleófilo que atrai um próton (H+).
  • HBr é polar: H tem carga parcial positiva e Br parcial negativa; na prática, na presença do alceno o par π ataca H+ formando um novo ligação C–H e deixando Br− livre para atacar logo em seguida.
  • O mecanismo principal tem dois passos: (1) protonação da dupla ligação formando um carbocátion; (2) ataque do íon brometo (Br−) ao carbocátion para formar o produto.
  • A posição onde o H se liga na etapa 1 determina onde fica o carbocátion e, por consequência, qual produto final aparece.

Passo 3

Agora aplico isso ao nosso alceno específico (CH_3)_2C=CH_2. Existem duas possibilidades de protonação (vou escrever em palavras e desenhar mentalmente os dois caminhos):
  • Caminho A (protonação do carbono terminal \ce{CH2}): o H+ se liga ao carbono \ce{CH2}. Esse carbono passa a ser \ce{CH3} e o centro positivo fica no carbono ligado a dois grupos metil (o carbono que antes tinha duas metilas). Esse carbocátion é terciário (pois está ligado a três grupos alquila após a protonação), e carbocationos terciários são muito estáveis por efeito indutivo e por hiperconjugação.
  • Caminho B (protonação do carbono mais substituído (CH_3)_2C=): o H+ se liga ao carbono interno, deixando o carbocátion no carbono terminal que era \ce{CH2+}. Esse carbocátion é primário (ou pelo menos muito menos estabilizado) e portanto muito menos favorável.
Explicação didática do porquê escolher o caminho A (sem pular etapas):
  • Estabilidade de carbocátions: geralmentes, terciário > secundário > primário. Isso ocorre porque grupos alquila doam densidade eletrônica por efeito indutivo e participam de hiperconjugação (os C–H adjacentes conseguem “delocalizar” um pouco a carga positiva). Não precisamos aqui de fórmulas complicadas: basta lembrar que mais substituintes alquila ao carbono carregado ajudam a estabilizar a carga positiva.
  • No nosso caso, ao protonar o carbono terminal (C que era \ce{CH2}) obtemos um carbocátion terciário no carbono contrário, o que é muito mais estável que o carbocátion primário que surgiria se protonássemos o carbono já mais substituído. Assim, termodinâmica/energia favorece o caminho que gera o carbocátion mais estável — esse é precisamente o fundamento da regra de Markovnikov: o halogênio (Br) se junta ao carbono mais substituído (onde ficou o carbocátion) porque o próton caiu no carbono que já tinha mais hidrogênios.

Passo 4

Continuando o mecanismo do caminho favorecido (o que gera o carbocátion terciário):
  • Depois que o H+ se liga ao carbono terminal \ce{CH2}, forma-se o carbocátion terciário no carbono central. Esquematicamente:
    • Partindo de (CH_3)_2C=CH_2, adiciona-se H+ em \ce{CH2} → fica (CH_3)_2C^{+}-CH_3.
  • Em seguida, o íon \ce{Br^-} ataca esse carbocátion e se liga ao carbono central, formando (CH_3)_3CBr.
  • O produto (CH_3)_3CBr é o brometo de terc-butilo, que em nomenclatura sistemática corresponde a \emph{2-bromo-2-metilpropano} (a forma da alternativa a).
Observação útil para a prova e para não se confundir: a regra de Markovnikov (sem peróxidos) indica que o H vai para o carbono com mais H’s já presente, e o Br para o carbono mais substituído — porque isso leva à formação do carbocátion mais estável. Se houvesse peróxidos e mecanismo radicalar, poderíamos obter a adição anti-Markovnikov (Br no carbono menos substituído), mas o enunciado não menciona peróxidos, então assumimos condições padrão (adicional eletrofílica, Markovnikov).

Passo 5

Vou resumir os produtos possíveis comparando com as alternativas:
  • Produto favorável (Markovnikov, via carbocátion terciário): (CH_3)_3CBr = 2-bromo-2-metilpropano → alternativa (a).
  • Alternativa (b) seria o produto anti-Markovnikov (1-bromo-2-metilpropano), que exigiria mecanismo radicalar (peróxidos) — condição não fornecida.
  • Alternativa (c) isobutano é um alcano saturado; não é produto de adição de HBr.
  • Alternativa (d) 1-bromo-2-metil-1-propeno seria um brometo ainda insaturado (adição não consumiria a dupla) — não é o caso para adição de HBr (a menos que outra reação ocorresse), e também não é o esperado aqui.

Passo 6

Motivação final e incentivo: então, sem pânico — na prova, ao ver um alceno + HBr, pense sempre em protonar a dupla, ver qual carbocátion fica mais estável, e então coloque o haleto naquele carbono. Aqui o caminho que forma carbocátion terciário é claramente preferido, então você já tem a resposta de cabeça: a).

Resposta

a) 2-bromo-2-metilpropano

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