Escreva uma equação que mostre claramente a estereoquímica do material de partida e o produto para a reação do (S)-1-bromo-2-metilbutano com iodeto de sódio em acetona. Qual é a configuração (R ou S) do produto?
Passo 1
O que o enunciado pede:
Escrever uma equação que mostre claramente a estereoquímica do material de partida e do produto para a reação do (S)-1-bromo-2-metilbutano com iodeto de sódio em acetona.
Dizer qual é a configuração (R ou S) do produto.
Informações dadas:
Reagente e condições: \mathrm{NaI} em acetona (condição clássica de Finkelstein, que promove troca de haleto por SN2).
Material de partida: (S)-1-bromo-2-metilbutano (a indicação (S) refere-se ao centro quiral no carbono 2).
O que se espera: formação do haleto iodeto correspondente (troca \mathrm{Br}\to\mathrm{I}).
Passo 2
Escrever a equação da reação mostrando os centros quirais (vou representar o centro quiral (C^*) em C-2 explicitamente e indicar o grupo na posição 1 que sofre substituição):
Agora incluindo a indicação estereoquímica do centro em C^* (C-2). Em forma compacta (mostrando que o centro quiral em C^2 mantém a mesma configuração):
A reação \mathrm{NaI} em acetona é chamada de reação de Finkelstein: o íon iodeto (\mathrm{I^-}) substitui o haleto (aqui \mathrm{Br}) por um mecanismo de substituição nucleofílica bimolecular, isto é, mecanismo \mathrm{S_N2}.
Em \mathrm{S_N2} o nucleófilo ataca o carbono ligado ao halogênio (aqui o carbono 1, que é primário) por trás e expulsa o grupo saindo (\mathrm{Br^-}) num único estado de transição. Isso causa inversão de configuração no carbono onde ocorre a substituição (se esse carbono fosse quiral).
Aqui, a substituição ocorre em C1 (o carbono primário que carrega o bromo). O centro quiral da molécula é C2 (o carbono 2, ligado a \mathrm{CH_2Br}, \mathrm{CH_2CH_3}, \mathrm{CH_3} e \mathrm{H}). Como a reação altera apenas C1, não há ataque nem quebra/forme de ligações no centro quiral C2; portanto a disposição espacial dos substituintes em C2 permanece a mesma (a configuração não muda por simples substituição no átomo vizinho).
Passo 4
Identificação do centro quiral e lista de substituintes (para aprender a atribuir R/S):
O centro quiral é C2. Os quatro grupos ligados a C2 são:
\mathrm{CH_2Br} (o carbono 1, que está ligado a \mathrm{Br} e dois \mathrm{H}),
\mathrm{CH_2CH_3} (o carbono 3, cadeia para a direita),
\mathrm{CH_3} (o grupamento metil ligado como ramificação),
\mathrm{H}.
Regra de prioridade CIP (Cahn–Ingold–Prelog): comparamos os átomos diretamente ligados ao centro quiral. Aqui todos são carbonos exceto o hidrogênio, então H é prioridade 4 (mais baixa). Para distinguir entre os três carbonos, olhamos os átomos ligados a esses carbonos: o carbono 1 (\mathrm{CH_2Br}) está ligado a um bromo (elemento de maior número atômico), por isso o substituinte que contém \mathrm{CH_2Br} tem maior prioridade (1). O substituinte \mathrm{CH_2CH_3} é o próximo (2) e o metil \mathrm{CH_3} é o menor (3).
Assim as prioridades em C2 são:1:\\ \mathrm{CH_2Br}\quad 2:\\ \mathrm{CH_2CH_3}\quad 3:\\ \mathrm{CH_3}\quad 4:\\ \mathrm{H}.
Passo 5
Verificação do que muda após a reação:
No produto, \mathrm{CH_2Br} em C1 torna-se \mathrm{CH_2I}. Isso muda a identidade do grupo ligado a C2 (agora contém iodo em vez de bromo), mas na atribuição CIP do centro C2 o substituinte ligado a C2 continua sendo “o carbono 1” e, portanto, continua a ter a maior prioridade entre os três grupos carbonados ligados a C2 — agora ainda com prioridade 1 (porque iodo tem número atômico maior que bromo, portanto continua sendo a maior prioridade). As outras prioridades (\mathrm{CH_2CH_3} > \mathrm{CH_3}) não mudam.
Importante: a reação não reorienta os grupos ao redor de C2; ela apenas substitui um átomo no carbono vizinho C1. Logo a ordem espacial 1→2→3 ao redor de C2 permanece a mesma. Portanto, se o material de partida era (S) em C2, o produto também será (S).
Passo 6
Resumo didático curto de como lembrar na prova:
Determine onde ocorre a substituição (aqui C1, primário) — a configuração do centro quiral só muda se o próprio centro quiral for atacado ou sofrer troca de ligantes.
Para verificar a configuração, aplique CIP no centro quiral: liste prioridades e observe se a substituição alterou aquelas prioridades ou a ordem espacial. Aqui a ordem espacial e as prioridades relativas não mudam (apenas \mathrm{Br} vira \mathrm{I} em C1), então a configuração do centro permanece a mesma.
Conclusão prática: \mathrm{NaI} em acetona faz \mathrm{Br}\to\mathrm{I} via \mathrm{S_N2} em C1; o centro quiral C2 não é afetado — mantém sua configuração.