Elabore 5 (cinco) questões, com suas respectivas respostas, envolvendo reações de adição eletrofílica.

Passo 1

Vou apresentar 5 enunciados (questões) envolvendo reações do tipo que você pediu. Cada enunciado é independente e vem com as informações necessárias. Não resolvo nada aqui — só listo as questões para ficar claro o que será pedido em cada uma.
Questão 1:
Dada a reação entre \mathrm{CH_3CH=CH_2} e \mathrm{HBr} em condições normais (sem peróxidos), determine o produto majoritário. Explique passo a passo o mecanismo que leva à regioregulidade do produto.
Questão 2:
Dada a reação entre \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} (1-buteno) e \mathrm{HBr} na presença de peróxidos, determine o produto majoritário. Explique por que a regioregulidade é diferente do caso sem peróxidos e descreva o mecanismo.
Questão 3:
Dada a reação entre cicloxeno ( \mathrm{C_6H_{10}}, ou simplesmente o anel com uma dupla ligação) e \mathrm{Br_2} em solvente apolar, escreva o produto e explique completamente a via mecânica, incluindo a estereoquímica do ataque.
Questão 4:
Dada a reação de hidratação ácida de \mathrm{(CH_3)_2C=CH_2} (2-metilpropeno, isobutileno) com \mathrm{H_2O} em presença de \mathrm{H^+}, determine o produto principal e descreva passo a passo o mecanismo detalhando por que aquele produto é formado.
Questão 5:
Dada a reação entre \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} (trans-2-buteno) e \mathrm{Br_2} em condições normais, determine os produtos (ou mistura de produtos) e explique a estereoquímica do resultado (ou seja, por que se obtém essa mistura).

Passo 2

Resolução da Questão 1 (adição de \mathrm{HBr} a \mathrm{CH_3CH=CH_2}) — teoria e passo a passo didático.
  1. O que o enunciado pede: o produto majoritário (regiocolocação do bromo) e a explicação do mecanismo.
  2. Conceito chave (explicação didática):
  • Em adições de protões a alcenos, o protão \mathrm{H^+} ataca a dupla ligação e forma um carbocátion. A regioregulidade (onde o H vai e onde o grupo substituinte entra depois) é governada pela estabilidade do carbocátion intermediário: carbocátions mais estabilizados (terciário > secundário > primário) são favorecidos.
  • A “regra” prática: o hidrogénio (H) adiciona-se ao carbono da dupla ligação que resulte no carbocátion mais estável; o nucleófilo (aqui \mathrm{Br^-}) então ataca esse carbocátion. Isso é comumente chamado de “Regra de Markovnikov”.
  1. Aplicando ao caso:
  • Molécula: \mathrm{CH_3CH=CH_2} (propeno). A dupla ligação está entre C1 ( \mathrm{CH_2}) e C2 ( \mathrm{CH} ligado a \mathrm{CH_3}).
  • Se o protão se ligar ao C2, forma-se um carbocátion em C1 que seria primário — pouco estável.
  • Se o protão se ligar ao C1, o carbocátion fica em C2, que é secundário ( \mathrm{CH^+CH_3}), mais estável.
  • Portanto o protão vai preferencialmente ao C1; o carbocátion que sobra está em C2 (secundário). Depois, \mathrm{Br^-} ataca esse carbocátion em C2.
  1. Mecanismo passo a passo (palavras que você pode desenhar na prova):
  • Passo i: \mathrm{H^+} protona a dupla ligação em C1, formando o carbocátion secundário em C2.
  • Passo ii: \mathrm{Br^-} ataca o carbocátion em C2, formando \mathrm{CH_3CH(Br)CH_3}.
  1. Produto final:
  • \mathrm{CH_3CH(Br)CH_3}, ou 2-bromopropano (isopropil brometo). Esse é o produto majoritário seguindo Markovnikov.

Passo 3

Resolução da Questão 2 (adição de \mathrm{HBr} a \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} na presença de peróxidos) — teoria e passo a passo didático.
  1. O que o enunciado pede: produto majoritário e por que a regioregulidade muda com peróxidos.
  2. Conceito chave (explicação didática):
  • Sem peróxidos, o mecanismo é iônico (veja Passo 2) e segue Markovnikov. Com peróxidos orgânicos presentes, a reação com \mathrm{HBr} pode ocorrer via mecanismo radicalar (iniciação por radicais), e aí a regioregulidade pode inverter (anti-Markovnikov) — é o chamado “efeito peróxido”.
  • No mecanismo radicalar, ocorre adição de um radical bromo a um dos carbonos da dupla ligação de forma que o radical intermediário mais estável é formado; depois captura de H por esse radical gera o produto. O resultado é que o bromo acaba no carbono menos substituído (anti-Markovnikov).
  1. Aplicando ao caso:
  • Molécula: \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} (1-buteno? na listagem anterior usei 1-buteno para exemplificar; aqui suponha que seja \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} — que é 2-buteno — mas a intenção era um alceno terminal; para ficar consistente com o enunciado da Passo 1 eu tomo \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} como 1-buteno: a fórmula linear do alceno terminal é \mathrm{CH_2=CHCH_2CH_3}. Vou considerar aqui o caso de um alceno terminal \mathrm{CH_2=CHCH_2CH_3} — 1-buteno — porque é o exemplo pedagógico clássico.)
  • Para 1-buteno ( \mathrm{CH_2=CHCH_2CH_3}): no mecanismo radicalar, o radical \mathrm{Br\cdot} adiciona preferencialmente ao carbono terminal de modo a gerar o radical mais estabilizado (radical secundário), e então esse radical captura \mathrm{H\cdot} do \mathrm{HBr}, colocando o bromo no carbono menos substituído (terminal).
  1. Mecanismo passo a passo (radicalar):
  • Iniciação: peróxido \rightarrow radicais (por homólise).
  • Propagação 1: \mathrm{Br\cdot} (gerado de \mathrm{HBr} por transferência radicalar) adiciona à dupla ligação do 1-buteno, formando um radical secundário no carbono interno.
  • Propagação 2: o radical secundário captura \mathrm{H\cdot} do \mathrm{HBr}, formando o alcano substituído.
  • O resultado prático: o bromo fica no carbono terminal (anti-Markovnikov).
  1. Produto final:
  • Para \mathrm{CH_2=CHCH_2CH_3} + \mathrm{HBr} com peróxidos: \mathrm{CH_2BrCH_2CH_2CH_3} (1-bromobutano) — bromo no carbono menos substituído.
Observação motivadora: preste atenção em prova — se o enunciado disser explicitamente “com peróxidos” você deve pensar mecanismo radicalar e anti-Markovnikov; se não disser, use Markovnikov (iônico).

Passo 4

Resolução da Questão 3 (adição de \mathrm{Br_2} a ciclohexeno) — teoria e passo a passo didático.
  1. O que o enunciado pede: escrever o produto e explicar a estereoquímica (anti/ syn, configuração).
  2. Conceito chave (explicação didática):
  • Halogenação de alcenos por \mathrm{Br_2} não ocorre por formação de carbocátion livre em solventes não nucleofílicos; em vez disso forma-se um intermediário chamado bromônio ion ( \mathrm{R_2C\!-\!CBr^+} onde o bromo liga-se a ambos os carbonos da antiga dupla formando um anel de três membros).
  • Esse bromônio bloqueia um dos lados da face do anel e o ânion \mathrm{Br^-} ataca por trás (ataque de abertura do anel) no carbono mais acessível, levando a adição anti (os dois bromo acabam em lados opostos da antiga lâmina da dupla ligação).
  • Em sistemática: adição anti → substituintes adicionam-se em faces opostas (trans).
  1. Aplicando ao caso:
  • Substrato: ciclohexeno (anél com uma dupla ligação).
  • Mecanismo:
    • Passo i: \mathrm{Br_2} aproxima-se da dupla ligação; um dos bromo é parcialmente positivo e liga-se a ambos os carbonos da dupla formando o bromônio.
    • Passo ii: \mathrm{Br^-} ataca por trás a abertura do bromônio, levando à substituição anti.
  • Resultado estereoquímico: os dois átomos de bromo ficam nos carbonos 1 e 2 do ciclo e em faces opostas do anel — isto é, trans-1,2-dibromociclohexano.
  1. Observação sobre mistura racêmica:
  • Se o carbono originalmente insaturado era assimétrico após adição, a abertura por \mathrm{Br^-} pode ocorrer em ambos os lados gerando mistura racêmica quando houver centros quirais formados. No ciclohexeno plano a adição anti gera um produto onde os dois bromo estarão em posições trans no anel.
  1. Produto final:
  • trans-1,2-dibromociclohexano (adição anti).

Passo 5

Resolução da Questão 4 (hidratação ácida de \mathrm{(CH_3)_2C=CH_2}, 2-metilpropeno) — teoria e passo a passo didático.
  1. O que o enunciado pede: produto principal e mecanismo.
  2. Conceito chave (explicação didática):
  • A hidratação ácida de alcenos segue mecanismo iônico em três etapas: protonação da dupla → formação de carbocátion → ataque do nucleófilo ( \mathrm{H_2O}) → desprotonação para dar o álcool.
  • A regioregulidade segue Markovnikov: a água (nucleófilo) vai ao carbono que gera o carbocátion mais estável, então o OH aparece no carbono mais substituído.
  1. Aplicando ao caso:
  • Molécula: \mathrm{(CH_3)_2C=CH_2} (2-metilpropeno). A dupla está entre um carbono tetrasubstituído? Não: entre C2 (quaternário? na verdade C of 2-metilpropeno central é \mathrm{C(CH_3)_2}) e terminal \mathrm{CH_2}.
  • Protonação preferencial: o H^+ adiciona ao carbono terminal ( \mathrm{CH_2}), deixando o carbocátion no carbono central que é terciário (muito estável).
  • Água ataca esse carbocátion terciário; em seguida desprotonação dá o álcool terciário.
  1. Mecanismo passo a passo (simplificado, desenhável em prova):
  • Passo i: \mathrm{H^+} protona o carbono terminal da dupla, formando carbocátion terciário \mathrm{(CH_3)_3C^+}.
  • Passo ii: \mathrm{H_2O} ataca o carbocátion, ligando-se ao carbono.
  • Passo iii: uma base remove um próton de oxigénio, formando o álcool.
  1. Produto final:
  • \mathrm{(CH_3)_3C-OH}, ou 2-metilpropan-2-ol (terc-butanol, comumente chamado de tert-butanol).
Dica prática: hidratação ácida de alcenos simples é uma maneira rápida de obter álcoois terciários quando a dupla gera carbocátion terciário.

Passo 6

Resolução da Questão 5 (adição de \mathrm{Br_2} a trans-2-buteno) — teoria e passo a passo didático.
  1. O que o enunciado pede: produtos formados e explicação estereoquímica (por que se obtém mistura racêmica, meso, etc.).
  2. Conceito chave (explicação didática):
  • Mesma ideia do Passo 4 (questão 3): halogenação via bromônio ion seguido de ataque de \mathrm{Br^-} por trás → adição anti.
  • A configuração relativa dos substituintes iniciais no alceno determina se o produto será uma mistura racêmica ou um composto meso:
    • Para cis-2-buteno a adição anti dá o composto meso (porque os grupos iguais ficam em orientação oposta mas há um plano de simetria).
    • Para trans-2-buteno a adição anti dá um par de enantiômeros (uma mistura racêmica), porque cada produto é quiral e o par são imagens especulares não sobreponíveis.
  1. Aplicando ao caso:
  • Substrato: trans-2-buteno \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} (com os dois grupos metil em lados opostos da dupla).
  • Mecanismo e estereo:
    • Formação do bromônio entre os dois carbonos centrais.
    • Ataque de \mathrm{Br^-} por trás em cada carbono gera adição anti.
    • Do trans-2-buteno, o produto obtido é 2,3-dibromobutano com os dois bromos em posições que tornam a molécula quiral.
    • Assim, a reação gera dois enantiômeros: (2R,3R)-2,3-dibromobutano e (2S,3S)-2,3-dibromobutano — uma mistura racêmica (50:50) em condições normais.
  1. Produto final:
  • Mistura racêmica de (2R,3R)- e (2S,3S)-2,3-dibromobutano (produto da adição anti a partir de trans-2-buteno).
Observação de estudo: se o substrato fosse cis-2-buteno, o produto seria meso-2,3-dibromobutano (não ópticamente ativo) por simetria.

Resposta

Questão 1: \mathrm{CH_3CH(Br)CH_3} (2-bromopropano, produto Markovnikov).
Questão 2: \mathrm{CH_2BrCH_2CH_2CH_3} (1-bromobutano, produto anti-Markovnikov por efeito peróxido).
Questão 3: trans-1,2-dibromociclohexano (adição anti via bromônio).
Questão 4: \mathrm{(CH_3)_3COH} (tert-butanol, 2-metilpropan-2-ol; hidratação Markovnikov via carbocátion terciário).
Questão 5: mistura racêmica de (2R,3R)-2,3-dibromobutano e (2S,3S)-2,3-dibromobutano (adição anti a partir de trans-2-buteno).

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