Dé a estrutura dos produtos de reação do cis-2-buteno com:
HBr
HBr
Passo 1
O enunciado pede: “Dê a estrutura dos produtos da reação do cis-2-buteno com HBr”. Informações dadas e claras: o reagente é o alceno cis-2-buteno (ou seja, a dupla ligação está entre os carbonos 2 e 3 de uma cadeia de quatro carbonos, com os dois grupos metila no mesmo lado) e o reagente que se adiciona é HBr. Não foram dadas condições especiais (por ex.: peróxidos, luz, solvente, temperatura). Vou usar essa informação tal qual e resolver considerando o mecanismo mais comum em condições iônicas (sem peróxidos).
Passo 2
O que acontece em geral quando um alceno reage com HBr (visão didática, sem pular etapas)
- Tipo de reação: adição eletrofílica a uma dupla ligação. Isso significa que a ligação pi (π) do alceno é rica em elétrons e atrai um eletrofílo (espécie que gosta de elétrons), no caso o próton
proveniente do HBr. - Mecanismo em duas etapas (muito usado em prova):
- Protonação da dupla ligação: a dupla doa elétrons para
, formando um carbocátion (íon positivo) em um dos carbonos da antiga dupla. - Ataque nucleofílico: o íon brometo
(nucleófilo, rico em elétrons) ataca o carbocátion e forma o produto final.
- Protonação da dupla ligação: a dupla doa elétrons para
- Conceitos importantes e simples:
- Eletrófilo = aceita elétrons (ex.:
). - Nucleófilo = doa/elabora ligação com sítio positivo (ex.:
). - Carbocátion é planar (híbrido
) e pode ser atacado por cima ou por baixo da face do plano — isso explica formação de misturas estereoisoméricas (quando o centro formado é quiral).
- Eletrófilo = aceita elétrons (ex.:
Passo 3
Aplicando ao caso concreto: escrevendo a estrutura do início
- O alceno dado (vou usar a forma condensada) é: CH3–CH=CH–CH3 (isto é o
-2-buteno quando os metilos estão do mesmo lado, mas a fórmula condensada é a mesma). - Ao aproximar
, existem duas possibilidades de onde o se liga: ao carbono 2 ou ao carbono 3 da dupla. Porém, por simetria do alceno -buteno, protonar um carbono ou o outro leva a carbocátions equivalentes (ambos são carbocátions secundários com mesma estabilidade). Portanto não há preferência de regiochemia entre dois sítios diferentes — o produto esperado é o mesmo independentemente de qual carbono foi protonado.
Passo 4
Mostrando a formação do carbocátion (passo a passo)
- Se o
se liga ao carbono que virará o grupo metila etílico, por exemplo: - Protonação: CH3–CH=CH–CH3 +
→ CH3–CH–CH+–CH3 com um átomo de hidrogênio extra ligado a um dos carbonos (o positivo fica no carbono adjacente).
- Protonação: CH3–CH=CH–CH3 +
- Esse carbocátion é secundário (o carbono positivo está ligado a dois grupos carbono), é planar (
) e, por ser planar, pode ser atacado por tanto pela face “acima” quanto pela face “abaixo”. Essas duas faces dão produtos estereoisoméricos que são imagens especulares (enantiômeros) se o centro formado for quiral.
Passo 5
Ataque do brometo e formação do produto: definição e identificação do centro quiral
- Ataque de
ao carbocátion dá o alcano substituído: CH3–CH(Br)–CH2–CH3. Em nomenclatura: 2-bromobutano. - Agora, verificar se há um centro quiral: o carbono que carrega o bromo tem quatro substituintes diferentes? Sim:
- H (hidrogênio),
- Br,
- CH3 (grupo metila),
- CH2CH3 (grupo etil).
Essas quatro são diferentes, logo o carbono é um centro quiral. Portanto, o produto isolado (cada molécula individual) é quiral e existem dois enantiômeros: ®-2-bromobutano e (S)-2-bromobutano.
- Como o carbocátion intermediário é planar e o brometo ataca de forma indiscriminada por cima ou por baixo com igual probabilidade, o resultado é uma mistura racêmica (mistura 50:50) dos dois enantiômeros.
Passo 6
Sobre rearranjos e sobre a possibilidade de outros produtos
- Rearranjo de carbocátion? Neste caso não há ganho de estabilidade possível (não existe um carbocátion terciário adjacente que possa ser formado por turnos simples), e além disso as duas formas de carbocátion formadas por protonação são equivalentes por simetria. Portanto, não se espera rearranjo significativo.
- Mencionar alternativa muito comum em provas: se a reação ocorresse na presença de peróxidos (condição radical), o mecanismo seria radical e seguiria a regra anti-Markovnikov — aí o bromo iria ao carbono menos substituído, produzindo 1-bromobutano (CH3–CH2–CH2–CH2Br). Como o enunciado não menciona peróxidos, a resposta padrão é a via iônica (Markovnikov).
Passo 7
Conclusão didática e como você pode justificar isso na prova (dica prática)
- Na prova, basta explicar: “Adição eletrofílica de HBr ao alceno -> protonação da dupla -> carbocátion secundário planar -> ataque de Br- -> 2-bromobutano. Carbocátion planar → ataque por ambos os lados → mistura racêmica de enantiômeros.” Se quiser pontuar mais: cite que a reação é Markovnikov (bromo no carbono mais substituído), que não há rearranjo favorável, e que só com peróxidos ocorreria produto anti-Markovnikov.
Resposta
CH3–CH(Br)–CH2–CH3 como mistura racêmica de ®-2-bromobutano e (S)-2-bromobutano
(se em presença de peróxidos: produto alternativo anti-Markovnikov = CH3–CH2–CH2–CH2Br, 1-bromobutano)