Dê os três alcanos que contêm 6 átomos de carbono que formariam o mesmo produto, se reagirem com HBr na presença de peróxido ou com Hbr na ausência de peróxido. Demonstre com reações.
Passo 1
O enunciado pede que eu dê três alcenos (presumo que “alcenos”, não “alcanos”) com 6 átomos de carbono que, ao reagirem com \mathrm{HBr} na presença de peróxido ou com \mathrm{HBr} na ausência de peróxido, formem o mesmo produto. Informações relevantes fornecidas pelo enunciado: reagentes são \mathrm{HBr} com e sem peróxido; queremos alcenos com 6 carbonos (fórmula geral \mathrm{C_6H_{12}} para alcenos acíclicos); devo demonstrar com reações. A resolução começa a partir desta interpretação.
Passo 2
Antes de fazer as reações, preciso explicar como a adição de \mathrm{HBr} a um alceno funciona nos dois casos (aula rápida e mastigada):
Mecanismo iônico (ausência de peróxido) — adição segundo a regra de Markovnikov:
Passo chave: o \mathrm{H} do \mathrm{HBr} se adiciona ao átomo de carbono da dupla ligação que tem mais hidrogênios, formando um carbocátion no outro carbono da dupla.
O brometo \mathrm{Br^-} ataca o carbocátion, dando o bromoalcano.
Consequência prática: o bromo vai para o carbono mais substituído (onde o carbocátion é mais estabilizado). Esse é o comportamento típico “Markovnikov”.
Mecanismo radicalar (presença de peróxidos, efeito peróxido) — adição anti-Markovnikov:
Iniciação: peróxido gera radicais \mathrm{RO\cdot} que iniciam uma cadeia radicalar.
Propagação essencial: primeiro o radical brometo \mathrm{Br\cdot} é gerado e adiciona ao alceno preferencialmente ao carbono que produz o radical mais estável (isso coloca o bromo temporariamente no carbono menos substituído), depois o radical resultante captura um \mathrm{H} de \mathrm{HBr}.
Consequência prática: o bromo termina no carbono menos substituído da dupla (anti-Markovnikov).
Resumo simples: sem peróxido → bromo no carbono mais substituído (Markovnikov). com peróxido → bromo no carbono menos substituído (anti-Markovnikov).
Passo 3
Quando a adição de \mathrm{HBr} dá o mesmo produto nos dois mecanismos? Isso ocorre quando os dois carbonos da dupla ligação são “equivalentes” — isto é, trocar os dois carbonos por reflexão/nomeação dá o mesmo composto, então colocar o bromo em um ou no outro leva ao mesmo bromoalcano (ou ao mesmo nome final após numeração da cadeia). Em outras palavras: se o alceno for simétrico em relação à dupla, colocar Br em um dos carbonos da dupla ou no outro dá o mesmo produto. Assim procuro alcenos de 6 carbonos cujos carbonos da dupla sejam equivalentes.
Passo 4
Primeiro exemplo: 3-hexeno (ambas as isomerias cis e trans têm a mesma questão de equivalência dos carbonos da dupla).
Fórmula condensada do alceno (representando o esqueleto): \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}\text{CH}_2\text{CH}_3.
Observação de simetria: os dois carbonos da dupla têm cada um um grupo etil (\text{CH}_2\text{CH}_3) e um hidrogênio. Eles são equivalentes por reflexão (trocar esquerda-direita dá mesma molécula).
Reações (mostro os dois casos, produto idêntico):
Sem peróxido (Markovnikov):\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}\text{CH}_2\text{CH}_3 \xrightarrow{\mathrm{HBr}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH(Br)}-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3Aqui o produto formal é 3-bromohexano (que também pode ser chamado de 4-bromohexano pela numeração reversa; os nomes correspondem à mesma estrutura).
Com peróxido (anti-Markovnikov):\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}\text{CH}_2\text{CH}_3 \xrightarrow{\mathrm{HBr,\;peróxido}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH(Br)}-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3óPorque os dois carbonos da dupla são idênticos, a adição radicalar ou iônica coloca o bromo numa posição que é equivalente — o mesmo produto 3-bromohexano.
Passo 5
Segundo exemplo: o alceno ramificado simétrico 2,3-dimetil-2-buteno.
Fórmula condensada: \text{(CH}_3)_2\text{C}=\text{C}(\text{CH}_3)_2. (Em outra escrita: \text{CH}_3\text{C}(\text{CH}_3)=\text{C}(\text{CH}_3)\text{CH}_3.)
Observação de simetria: cada carbono da dupla está ligado a dois grupos metila; os dois carbonos da dupla são idênticos.
Reações:
Sem peróxido (Markovnikov):(\text{CH}_3)_2\text{C}=\text{C}(\text{CH}_3)_2 \xrightarrow{\mathrm{HBr}} (\text{CH}_3)_2\text{C(Br)}-\text{C}(\text{CH}_3)_2Produto: bromoalcano que, pela simetria, é único — pode ser nomeado como 2-bromo-2,3-dimetilbutano (a numeração e nome exato dependem de como escolhemos a cadeia, mas não importa: bromo em um carbono da dupla ou no outro dá a mesma molécula).
Com peróxido (anti-Markovnikov):(\text{CH}_3)_2\text{C}=\text{C}(\text{CH}_3)_2 \xrightarrow{\mathrm{HBr,\;peróxido}} (\text{CH}_3)_2\text{C(Br)}-\text{C}(\text{CH}_3)_2óMesma razão: os carbonos são equivalentes, produto idêntico.
Passo 6
Terceiro exemplo: diferencio cis-3-hexeno e trans-3-hexeno como dois alcenos distintos? O enunciado pediu três alcenos; muitas vezes incluem as duas geométricas de 3-hexeno como dois exemplos distintos (pois são isômeros geométricos) e o ramificado simétrico como terceiro. Assim escolho:
Portanto, cada um (cis-3-hexeno e trans-3-hexeno) dá o mesmo produto sob ambos os conjuntos de condições, pela simetria dos carbonos da dupla.
Passo 7
Recapitulando a razão física-química (pra fixar): quando os dois carbonos da dupla são idênticos em termos de substituintes, não existe preferência “real” entre colocar o bromo em um ou em outro — mesmo que os mecanismos (carbocátionico versus radicalar) tivessem direções opostas de regiocontrole, aqui ambas levam ao mesmo produto porque os dois alvos são equivalentes. É exatamente essa equivalência geométrica/estrutural que garante o mesmo bromoalcano nos dois casos.