Proponha sínteses razoáveis para cada uma das seguintes moléculas. Use um alquino em cada síntese pelo menos uma vez.
Mistura racêmica de (2 R, 3 R)-2,3–dibromo-butano e ( 2 S, 3 S )- 2,3-dibromo–butano
Passo 1
O enunciado pede que eu proponha uma síntese razoável que leve ao produto que é a mistura racêmica de (2R,3R)-2,3-dibromobutano e (2S,3S)-2,3-dibromobutano. Informações relevantes fornecidas ou exigidas:
O alvo é a mistura racêmica das duas formas enantioméricas citadas (ou seja, ambos os enantiômeros presentes em proporções iguais).
Devo usar um alquino em pelo menos uma etapa da síntese.
Não há outras restrições explícitas (posso escolher reagentes comuns e passos padrão).
Passo 2
Escolha do ponto de partida (uma decisão simples e prática). Vou partir de um alquino simétrico e comercialmente disponível, o \text{but-2-yne} (também chamado de 2-butino), cuja fórmula é \mathrm{CH_3-C\equiv C-CH_3}. Justificativa curta e amigável: é um alquino interno simples, já tem os quatro carbonos do produto final e facilita obter o alceno desejado com geometria controlada antes de introduzir os bromos.
Passo 3
Transformação 1 — parcial hidrogenação seletiva do alquino para obter o alceno cis ((Z)-but-2-ene).
Reagente e condições: hidrogenação com \mathrm{H_2} em presença de catalisador de Lindlar (catalisador envenenado, por ex. \text{Pd/CaCO}_3 parcialmente envenenado).
O que acontece e por quê (aula curta): o catalisador de Lindlar promove a adição sin de hidrogênio ao triplo ligação, convertendo o alquino em um alceno com geometria cis (isto é, os grupos metila ficam no mesmo lado da dupla ligação). Em termos práticos:\text{but-2-yne} \xrightarrow{\mathrm{H_2},\\ \text{Lindlar}} (Z)\text{-but-2-ene}.
Observação didática: “sin” significa que os dois átomos de hidrogênio se adicionam ao mesmo lado da dupla ligação — por isso obtemos o alceno cis ((Z)), não o trans.
Passo 4
Transformação 2 — adição de \mathrm{Br_2} ao alceno cis para formar o 2,3-dibromobutano.
Reagente e condições típicas: \mathrm{Br_2} em um solvente apolar como \mathrm{CCl_4} ou na presença de um solvente inerte, temperatura ambiente.
Mecanismo e explicação didática passo a passo:
A dupla ligação do alceno nucleófilo ataca uma molécula de \mathrm{Br_2}, formando um íon bromônio (um intermediário cíclico com carga positiva no bromo ligado aos dois carbonos da antiga dupla).
O brometo \mathrm{Br^-} (formado na etapa anterior) ataca esse bromônio por trás em um dos carbonos, abrindo o anel. Esse ataque é dirigido pela atração eletrostática e ocorre do lado oposto ao bromo que compartilha a ligação (ataque “backside”).
O resultado é uma adição anti (os dois átomos de bromo ficam em faces opostas do plano da antiga dupla), característica do mecanismo via bromônio.
Consequência estereoquímica importante: como eu parti de um alceno cis ((Z)-but-2-ene) e a adição de \mathrm{Br_2} ocorre via anti, a configuração relativa final coloca os dois substituintes bromos de forma que o produto seja quirais — de fato obtém-se uma mistura racêmica dos dois enantiômeros (2R,3R) e (2S,3S). Em símbolos:(Z)\text{-but-2-ene} \xrightarrow{\mathrm{Br_2}} \text{racêmico } \{(2R,3R)\text{-2,3-dibromobutano}\;+\;(2S,3S)\text{-2,3-dibromobutano}\}.ê
Por que racêmico? O ataque do \mathrm{Br^-} ao bromônio ocorre com probabilidade igual em ambos os carbonos planejados e dos dois lados equivalentes (o sítio intermediário é proquiral), levando à formação de quantidades iguais dos enantiômeros. Não há um agente quiral presente que favoreça um enantiômero sobre o outro.
Passo 5
Resumo mecanístico-estereoquímico para fixar a ideia (aula curtinha e prática para a prova).
Lindlar: transforma \text{but-2-yne} em (Z)-but-2-ene por adição sin de \mathrm{H_2}.
\mathrm{Br_2}: adiciona ao alceno por um mecanismo de bromônio seguido de ataque de \mathrm{Br^-} (adição anti), portanto de um alceno cis obtém-se — por anti-adicionamento — um par de produtos quirais que são enantiômeros. Como não há influência quiral, formam-se em quantidades iguais → mistura racêmica de (2R,3R) e (2S,3S).
Observação prática: a rota é curta (duas etapas), usa um alquino no início (atende à exigência) e são reagentes comuns em laboratório orgânico.
Passo 6
Escrevendo a síntese de forma limpa (passos práticos, reagentes e produtos):