Estereoquímica (
): A solvólise do (S)-3-cloro-3-metil-hexano em etanol produz um produto majoritário com qual estereoquímica (racêmico, inversão ou retenção)?
Passo 1
O enunciado dá a molécula
-3-cloro-3-metil-hexano e diz que ela sofre solvólise em etanol. A pergunta é: o produto majoritário terá estereoquímica qual entre as opções (racêmico, inversão ou retenção)?
Informações relevantes do enunciado:
- Substrato:
-3-cloro-3-metil-hexano. - Solvente/nucleófilo: etanol (solvente protico, nucleófilo relativamente fraco).
- Reação: solvólise (remoção do haleto com substituição por grupo do solvente).
Passo 2
Identificar a natureza do centro reacional e se ele é estereogênico.
- No carbono 3 da cadeia hexano há quatro ligações: a um átomo de cloro, a um grupo metil, a um grupo etil (lado que vai para C2→C1) e a um grupo propil (lado que vai para C4→C5→C6). Como os dois ramos laterais (etil e propil) são diferentes, o carbono 3 é um centro quiral enquanto tiver o cloro ligado. Por isso o substrato é quiral e está especificado como
. - O carbono 3 é um carbono terciário ligado a três carbonos (e a um cloro), ou seja, é um haleto terciário. Haletos terciários tendem a reagir por mecanismos
em solventes próticos/polares como etanol.
Passo 3
Explicar o mecanismo principal que vai ocorrer (etapas) — aula passo a passo.
- Etapa lenta (etapa determinante): heterólise da ligação C–Cl, o par de elétrons vai todo para o cloro e o cloro sai como
. Isso gera um carbocátion no carbono 3. Escrever conceitualmente:
- Por que isso acontece? Porque o carbocátion terciário é relativamente estável (estabilizado por efeito indutivo e por hiperconjugação dos três grupos alquila), e etanol é um solvente protico/polar que estabiliza íons, favorecendo formação de íons livres. Esse conjunto (haleto terciário + solvente prótico) é a receita clássica de
.
Passo 4
Geometria do carbocátion e consequência para estereoquímica — o ponto crucial para a resposta.
- O carbocátion formado no C3 é um centro
com orbital vazio; geometricamente é planar (trigonal planar). Isso significa que a face superior e a face inferior do plano são equivalentes. - Um nucleófilo (a molécula de etanol,
) pode atacar esse carbocátion por qualquer uma das duas faces (frontal ou posterior), com probabilidades aproximadamente iguais se o carbocátion estiver livre/solvado. - Ataques por ambas as faces geram produtos com configurações opostas no carbono 3: um ataque por um lado dá o enantiômero
, o outro lado dá . Assim, o produto tende a ser uma mistura racêmica dos dois enantiômeros.
Passo 5
Completar a descrição mecânica até o produto e comentar efeitos finos (ion-pair, retenção parcial).
- Após o ataque do etanol ao carbocátion obtém-se um íon oxônio ligado ao carbono 3; em seguida ocorre desprotonação (provavelmente por outra molécula de etanol ou pelo
) para dar o éter neutro: 3-etoxi-3-metilhexano. - Resultado estereoquímico esperado: ataque de
de ambas as faces => mistura aproximadamente racêmica de - e -3-etoxi-3-metilhexano. - Observação experimental importante (não necessária para a resposta obrigatória, mas útil para prova): muitas reações
reais dão racemização parcial, não 100% racêmica, por causa de pares iônicos íntimos (o que saiu pode permanecer próximo e bloquear um dos lados, favorecendo um ataque assimétrico). Mesmo assim o resultado majoritário esperado em solvólise de um haleto terciário em etanol é produção de uma mistura em grande parte racêmica — ou seja, racemização como comportamento dominante.
Passo 6
Resumo didático final para a hora da prova (regra prática que salva tempo).
- Se for haleto terciário + solvente prótico fraco (como etanol) → pense imediatamente em
. -
forma carbocátion planar → ataque por ambos os lados → racemização (produto racêmico como resposta padrão). - Só mencione retenção/inversão quando houver mecanismo
(inversão) ou quando houver algum mecanismo específico de participação vizinha que imponha retenção; aqui não há isso de forma relevante.
Resposta
racêmico