25 (UNICAMP-SP) A reação do propino ( \mathrm{H}_{3} \mathrm{C}-\mathrm{C} \equiv \mathrm{CH} ) com bromo ( \mathrm{Br}_{2} ) pode produzir dois isômeros cis-trans que contêm uma dupla ligação e dois átomos de bromo nas respectivas moléculas.
a) Escreva a equação dessa reação química entre propino e bromo.
b) Escreva a fórmula estrutural de cada um dos isômeros cis-trans.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  1. (a) Escrever a equação da reação entre o propino e o bromo.
  2. (b) Escrever a fórmula estrutural de cada um dos isômeros cis-trans que resultam dessa adição (cada isômero contém uma dupla ligação e dois átomos de bromo).
Informações dadas no enunciado:
\mathrm{H_{3}C-C\equiv CH} (propino) e \mathrm{Br_{2}} (bromo).

Passo 2

O que acontece quimicamente (explicação passo a passo, didática):
  • A ligação tripla \mathrm{C\equiv C} tem duas ligações \pi além da \sigma. Quando adicionamos uma molécula de \mathrm{Br_{2}} a um alcino terminal como \mathrm{H_{3}C-C\equiv CH}, uma das ligações \pi é quebrada e cada um dos dois carbonos originalmente ligados pela tripla acaba recebendo um substituinte novo (neste caso, um átomo de bromo em cada carbono), formando uma dupla ligação ( \mathrm{C=C}) no produto.
  • O produto da adição de uma mol de \mathrm{Br_{2}} ao alcino é um alceno vicinalmente dibromado (isto é, dois bromo em carbonos adjacentes), com ainda uma dupla ligação entre esses carbonos. Como cada carbono da dupla tem dois substituintes diferentes, existe isomeria geométrica (cis/trans ou E/Z).
  • Em termos simples: a reação substitui a tripla por uma dupla e adiciona um bromo em cada um dos dois carbonos envolvidos.

Passo 3

Escrevendo a equação química balanceada (forma condensada):
\mathrm{H_{3}C{-}C\equiv CH} + \mathrm{Br_{2}} \longrightarrow \mathrm{H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H}
Aqui o produto mostrado é o alceno vicinalmente dibromado obtido após a adição de uma mol de \mathrm{Br_{2}}.

Passo 4

Explicando a isomeria geométrica (como distinguir cis e trans):
  • Para que haja isomeria geométrica na dupla \mathrm{C=C} é necessário que cada carbono da dupla possua dois substituintes diferentes. No produto \mathrm{H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H}, o carbono à esquerda da dupla tem os substituintes \mathrm{CH_{3}} e \mathrm{Br}; o carbono à direita tem \mathrm{Br} e \mathrm{H}. Logo, é possível ter duas disposições espaciais diferentes dos átomos ao redor da dupla: os bromo no mesmo lado (cis) ou em lados opostos (trans).
  • Em termos práticos de desenho: “cis” costuma referir-se ao caso em que os dois grupos iguais/semelhantes (aqui, os dois \mathrm{Br}) ficam na mesma face da dupla; “trans” quando ficam em faces opostas.

Passo 5

Desenhando as fórmulas estruturais (representação condensada com indicação cis/trans):
  • Isômero cis (os dois \mathrm{Br} do mesmo lado da dupla):
\mathrm{cis:\quad H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H}
(interprete aqui que os dois \mathrm{Br} estão na mesma face do plano da dupla)
  • Isômero trans (os dois \mathrm{Br} em faces opostas da dupla):
\mathrm{trans:\quad H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H}
(a fórmula condensada é a mesma; a diferença é a disposição espacial relativa dos \mathrm{Br} ao redor da \mathrm{C=C}: lados opostos)
Observação sobre nomenclatura alternativa: esses isômeros também podem ser designados por E/Z segundo regras CIP. O isômero com os dois \mathrm{Br} do mesmo lado corresponde a \mathrm{(Z)}-1,2-dibromopropeno; o com os \mathrm{Br} em lados opostos corresponde a \mathrm{(E)}-1,2-dibromopropeno.

Passo 6

Breve comentário sobre quais isômeros costumam ser formados na prática (motivação para a prova, sem exigir aprofundamento):
  • A adição de \mathrm{Br_{2}} a alcinos normalmente ocorre por um mecanismo que favorece a adição anti (ou seja, os dois átomos adicionam-se em faces opostas), o que tende a formar preferencialmente o isômero trans (E). Porém, dependendo das condições (solvente, temperatura, catalisadores, radicalar vs iônico, etc.), pode-se obter mistura com o cis (Z). Para a prova, é suficiente saber que ambos os isômeros são possíveis e como escrevê-los.

Resposta

(a) \mathrm{H_{3}C{-}C\equiv CH} + \mathrm{Br_{2}} \longrightarrow \mathrm{H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H}\n(b) cis: \mathrm{H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H} (isômero com os dois \mathrm{Br} do mesmo lado) ; trans: \mathrm{H_{3}C{-}CH(Br)=C(Br)H} (isômero com os dois \mathrm{Br} em lados opostos)

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