¿Por qué la inversión de la configuración siempre se observa en una reacción SN2? ¿Significa necesariamente que un centro R quiral se convierte en un centro S quiral?

Solo para agregar a las respuestas anteriores, porque nadie realmente ha abordado su segunda pregunta. La respuesta es no. Sin embargo, esto no se debe a la falta de inversión, sino a que podemos cambiar el orden de prioridades, lo que no conduce a ningún cambio en la designación de R / S.
¡La forma más fácil de explicar esto es con un ejemplo!
Digamos que tenemos tosilato de clorofluorometilo. Espero que sepas que tosilato es un muy buen grupo de partida. Colocamos un montón de yoduro y tenemos una reacción SN2 entre el clorofluorometil tosilato y el yoduro que nos deja con clorofluoroyodometano y hojas de tosilato.

Sabemos que el estereocentro se invierte del mecanismo y he intentado dibujarlo de una manera que muestre esto. Sin embargo, cuando asignamos los estereocentros, encontramos que ambos son R para la reacción que he mostrado anteriormente. Tenga en cuenta que el oxígeno del tosilato es la prioridad 2 en el material de partida, pero se reemplaza por yodo, que tiene una prioridad de 1 cuando se asigna la estereoquímica.
Ejemplos como este resaltan que hay un poco de arbitrariedad en las reglas que usamos para asignar la estereoquímica y pueden ser un poco contra-intuitivas.

Al principio te equivocas. Si el grupo saliente que contiene carbono es quiral, entonces y solo entonces obtendremos una inversión de configuración durante la reacción SN2.

Su pensamiento sobre la inversión de la configuración es incorrecto. La inversión de la configuración significa que la rotación óptica en el sustrato se vuelve opuesta en la molécula del producto. Supongamos que tenemos un sustrato quiral que tiene rotación en el sentido de las agujas del reloj, luego de la reacción SN2 obtendremos una inversión de la configuración que significa la rotación en el sentido de las agujas del reloj. será en sentido antihorario. R centro quiral se convierte en S, ese tipo de pensamiento es incorrecto. R y S son solo una nomenclatura.

A veces se observa que R se convierte en S. Si observa que la prioridad de abandonar el grupo es la misma que la prioridad del nucleófilo, entonces puede decir que la configuración de R será S. Pero si las prioridades son diferentes, entonces su lógica no funcionará porque R y ¡S es solo una nomenclatura!

Espero que lo entiendas! Si hay alguna consulta con respecto a esto, informe.

Si observa el mecanismo de reacción y extrae la molécula con la notación espacial adecuada, verá por qué. Los ataques nucleofílicos en la parte posterior del carbono, mientras que el grupo saliente está en la parte delantera. El grupo saliente se va y el nucleófilo se une a la parte posterior de la molécula: la orientación fracasa.