Formação de haloidrina

RKA8JV Essa é a reação geral para a formação de haloidrina a partir de alcenos. Então aqui a gente tem o nosso alceno, e a gente vai adicionar um halogênio e água. A gente pode ver que o halogênio e o OH vão sofrer uma adição "anti", ou seja, eles vão ser adicionados em lados opostos de onde a gente tinha nossa ligação dupla. Esta reação começa exatamente do mesmo jeito da reação de halogenação. Então, a gente vai ter o nosso halogênio se aproximando no nosso alceno. Vamos desenhar aqui, também, os elétrons desses átomos. A molécula do halogênio apolar, porque os 2 átomos têm exatamente a mesma eletronegatividade. Mas, quando ela se aproxima do nosso alceno, os elétrons aqui que eu vou pintar em lilás, os elétrons "π" desta ligação, podem induzir um dipolo, então, os elétrons em azul são empurrados para mais perto do átomo de cima, o que dá para ele uma carga parcial negativa, e este átomo de baixo fica com uma carga parcial positiva. Este halogênio aqui de baixo agora é um eletrófilo, então, ele quer elétrons e vai pegar esses elétrons da ligação "π". Então, estes elétrons em lilás agora vão fazer uma ligação com este halogênio aqui de baixo. Esses elétrons, por sua vez, vão se ligar a este carbono da esquerda, e, ao mesmo tempo que isso acontece, os elétrons em azul são empurrados para o halogênio de cima. Vamos desenhar os resultados disso, então. A gente vai ter aqui os nossos 2 carbonos, e agora, os elétrons em lilás vão fazer uma ligação entre o carbono da direita e o nosso halogênio. Então, vamos indicar esses elétrons aqui fazendo essa nova ligação. Esses elétrons que eu vou pintar em vermelho, agora, vão fazer a ligação entre o halogênio e este carbono aqui da esquerda. Este halogênio ainda tem 2 pares solitários de elétrons e uma carga formal positiva. Agora, se a gente pensa no íon halônio cíclico que a gente acabou de formar, este halogênio é muito eletronegativo, então, ele vai atrair estes elétrons em lilás para perto dele, deixando este carbono com uma carga parcial positiva. Na próxima etapa, a gente vai ter uma molécula de água, e a água vai atuar como nucleófilo, então, um dos pares solitários de elétrons da água vai se ligar este carbono aqui da direita, que é o nosso eletrófilo. Quando isso acontece, os nossos elétrons aqui em lilás são empurrados para o nosso halogênio. Vamos ver o resultado disso. Agora, o nosso halogênio vai estar ligado ao carbono aqui da esquerda. Ele tinha 2 pares solitários de elétrons e ele ganhou mais 1, ficando então com 3. O carbono da direita continua ligado aos dois grupos que ele já estava ligado, e agora ele se liga também ao oxigênio da água. Esse oxigênio só tem 1 par solitário de elétrons, que dá para ele uma carga formal positiva. Então, esses elétrons que eu vou pintar aqui em azul, agora estão fazendo essa ligação entre o carbono e oxigênio. Agora, a gente está quase acabando e a nossa última etapa vai ser basicamente uma reação ácido-base. Para essa etapa, a gente vai ter uma outra molécula de água. Agora, um dos pares solitários do oxigênio vai funcionar como uma base e vai pegar esse próton, deixando estes elétrons para trás no oxigênio. Agora, a gente acabou o mecanismo e a gente formou a nossa haloidrina. O carbono aqui da esquerda agora vai estar ligado ao nosso halogênio, ele tem 3 pares solitários de elétrons. Agora, o OH está ligado ao nosso carbono da direita, do lado oposto ao que foi adicionado o nosso halogênio. Vamos seguir em frente e fazer um exemplo agora, para investigar um pouco melhor a estereoquímica dessa reação. Para esse exemplo, a gente vai começar com esse alceno e a gente adicionar a ele bromo e água. A gente vai pensar nessa reação de dois jeitos. Vamos começar aqui na esquerda, então, a gente vai reagir com o bromo, Br₂, e água, H₂O. Depois a gente vai voltar e fazer a reação aqui pela direita, também com o bromo e a água. Começando aqui pela esquerda, vamos pensar na formação do nosso íon bromônio. Vamos pensar que ele vai ser formado desta forma, com o átomo de bromo aqui em cima da molécula. Este bromo tem 2 pares solitários de elétrons e uma carga formal positiva. Agora, pensando nesse carbono que eu vou pintar aqui em azul, no nosso íon bromônio, ele vai ser este carbono aqui. Ele tem também o grupo "metil" ligado a ele. Neste caso, o grupo "metil" vai estar apontando para baixo no espaço. Na próxima etapa, a gente tem uma molécula de água, e essa molécula vai se ligar a 1 carbono, mas aqui ela vai ter duas opções. Ela pode desligar a este carbono aqui da esquerda ou se ligar ao carbono da direita. É provado que o oxigênio vai se ligar ao carbono mais substituído. Se a gente pensa neste carbono aqui da esquerda, ele está ligado a dois outros carbonos, então, a gente pode pensar neste carbono como um carbocátion parcial secundário. Se a gente olha para este carbono aqui da direita, ele está ligado a 3 outros carbonos, então, a gente pode pensar nele como um carbocátion parcial terciário. E a gente sabe que um carbocátion terciário é mais estável do que um secundário. Então, este par de elétrons do oxigênio vai se ligar o nosso eletrófilo, que vai ser o nosso carbono da direita. Quando isso acontece, esses elétrons são deixados no bromo. Agora, vamos liberar um espaço para ver como fica o resultado disso. Depois dessa movimentação de elétrons, a gente vai ter aqui o nosso anel, o bromo vai estar ligado ao nosso carbono aqui da esquerda, e ele tem agora 3 pares solitários de elétrons. Quando a molécula de água se liga aqui por baixo, no nosso carbono da direita, o grupo "metil" é empurrado para cima do plano. Então aqui está o nosso grupo "metil". Agora para baixo deste carbono, a gente vai ter ligação com o oxigênio. Ele ainda está ligado aos 2 hidrogênios, e agora ele só tem 1 par solitário de elétrons, o que dá para ele uma carga formal positiva. Mais uma vez, vamos seguir esses elétrons. Então, esses elétrons que eu vou pintar aqui em azul, agora, fazem esta ligação entre o carbono e oxigênio. A gente vai voltar aqui em cima e pensar na formação do íon bromônio de um jeito diferente. Aqui pela esquerda, a gente mostrou o bromo se ligando por cima do plano, mas ele poderia também se ligar aqui por baixo. Vamos ver como fica isso, então. Aqui na direita, a gente vai mostrar outra possibilidade do íon bromônio. Neste caso, o bromo vai se ligar aqui por baixo da molécula. Ele tem 2 pares solitário de elétrons e uma carga formal positiva. O carbono, que tem o grupo "metil", que está aqui pintado em azul, é este carbono aqui que eu vou pintar em azul também. Então, vamos colocar esse grupo "metil" aqui também. Na próxima etapa, a gente tem a molécula de água, assim como aconteceu do nosso lado esquerdo. Este oxigênio da água tem 2 opções de carbono para se ligar. Ele pode se ligar a este carbono da esquerda ou ao carbono da direita. A gente sabe que o nosso carbono da direita é o carbocátion parcial mais estável. Então, o oxigênio vai se ligar ao nosso carbono da direita, o que que deixa esses elétrons para trás no bromo. Agora vamos um pouco para baixo para ver o resultado disso. Depois da movimentação dos elétrons, a gente vai ter aqui o nosso anel, o oxigênio vai estar ligado a este carbono aqui aqui da direita. Ele ainda está ligado aos 2 hidrogênios e ele só tem 1 par solitário de elétrons, o que dá para ele uma carga positiva. Quando o oxigênio se liga aqui por cima, o grupo "metil" deste carbono é empurrado para baixo. Então, aqui está o nosso grupo "metil". O bromo vai estar ligado ao nosso carbono da esquerda. Então, aqui está o nosso bromo com 3 pares solitários de elétrons. E agora, na nossa última etapa, a gente vai ter a retirada de 1 próton, em uma reação ácido-base. Então, aqui a gente vai ter uma molécula de água, que vai funcionar como uma base, então, um dos pares solitário de elétrons do oxigênio vai pegar esse próton, deixando esses elétrons para trás neste oxigênio. Agora a gente pode desenhar o nosso produto final. Vamos imaginar que a gente está olhando essa molécula aqui por cima. A gente vai ter o nosso anel, e o carbono, que tem o grupo "metil", vou pintá-lo aqui em azul claro, é este carbono aqui. Então, ele vai ter um grupo "metil" vindo na nossa direção no espaço, então, a gente desenha-o como uma cunha, e ele vai ter também um OH se afastando da gente no espaço, então, a gente desenha esse OH como traços. O bromo por sua vez, está vindo na nossa direção no espaço, então a gente desenha ele aqui como uma cunha. Este é um dos nossos produtos possíveis. Agora, para a molécula aqui da direita, a gente vai supor que aconteceu o mesmo processo, que a água veio, retirou esse próton, e agora, a gente pode desenhar o nosso produto final, também imaginando que a gente está vendo esta molécula aqui de cima. Vamos, então, desenhar o nosso produto final. A gente vai ter aqui o nosso anel de carbonos. Vamos desenhar a nossa última etapa, em que a água vai funcionar como uma base. Então, um dos pares de elétrons deste oxigênio vai pegar este próton, deixando esses elétrons para trás neste oxigênio aqui. Agora, a gente vai ter o nosso OH vindo na nossa direção no espaço, então, vamos desenhá-lo como cunha. O grupo "metil" está se afastando da gente no espaço, então, vamos desenhá-lo como traços. No nosso outro carbono, o bromo está se afastando da gente no espaço, então, vamos desenhá-lo também como traços. Aqui está o nosso bromo. Estes são os nossos produtos finais. Em ambos a gente pode perceber que o OH e o bromo sofreram uma adição "anti". A gente pode perceber também que estes produtos são enantiômeros, eles são a imagem espelhada não sobreponível um do outro. Para o nosso carbono de cima aqui no produto da esquerda, a gente tem um grupo "metil" se aproximando da gente e 1 OH se afastando da gente. Para este mesmo carbono aqui no produto na direita, a gente tem o OH se aproximando da gente e o grupo "metil'' se afastando. Para o carbono de baixo, aqui no produto da esquerda, a gente tem 1 bromo se aproximando da gente. Para este mesmo carbono, no produto da direita, o bromo está se afastando da gente no espaço. A gente pode perceber, então, que estes produtos têm configurações opostas, o que significa que eles são enantiômeros.