A reação de brometo de terc-butila com \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} leva a racemização. Justifique.

Passo 1

O enunciado pede para justificar por que a reação de brometo de terc-butila com \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} leva a racemização do centro quiral. O conteúdo envolvido é o mecanismo de substituição nucleofílica do tipo SN1, em que precisamos compreender a formação de carbocátion e sua geometria.

Passo 2

No mecanismo SN1 a primeira etapa é lenta e determina o curso da reação. O brometo de terc-butila ioniza-se espontaneamente, formando um carbocátion terciário e íon brometo:
\mathrm{(CH_3)_3C–Br}\;\longrightarrow\;\mathrm{(CH_3)_3C^+}\;+\;\mathrm{Br^-}
Esse carbocátion \mathrm{(CH_3)_3C^+} é estabilizado por hiperconjugação e efeitos indutivos dos três grupos metila.

Passo 3

O carbocátion terciário gerado é planar (hibridizado \mathrm{sp^2}), com o orbital vazio perpendicular ao plano formado pelos três grupos metila. Essa planaridade significa que o nucleófilo (a molécula de água) pode atacar com igual probabilidade de ambos os lados desse plano.

Passo 4

Na segunda etapa, a água ataca o carbocátion plano, formando primeiro o oxônio e, em seguida, após perda de próton, o álcool terciário:
\mathrm{(CH_3)_3C^+}\;+\;\mathrm{H_2O} \;\longrightarrow\; \mathrm{(CH_3)_3C–OH_2^+} \;\longrightarrow\; \mathrm{(CH_3)_3C–OH}\;+\;\mathrm{H^+}
Como o ataque pode ocorrer do lado “acima” ou “abaixo” do plano com igual frequência, as duas configurações (R e S) são formadas na mesma proporção, resultando em mistura racêmica.

Resposta

A reação segue via SN1, com formação de um carbocátion terciário plano que é atacado de ambos os lados pela água, gerando uma mistura racêmica.

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