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_____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ Resolução da lista de Exercícios 13 – Formação e reação de enóis, enolatos e derivados 1. Desenhe o enolato para cada um dos seguintes compostos. Para aqueles que possuírem mais de uma forma, indique a mais estável. Sem cola, Tente desenhar realmente! Isto ajudará no restante da lista. 2. Desenhe o enol em equilíbrio com cada composto abaixo. Escolha o composto de cada dupla em que o tautômero enol está em maior quantidade no equilíbrio. a) Segundo composto, pois é mais eletrofílico e por consequência seu Hα é mais ácido. b) O primeiro composto: enol estabilizado por ligação de hidrogênio intramolecular. c) O primeiro composto forma um enol aromático (fenol). Oa) O b) O c) O O d) e) O O O f) a) O H O e b) O H O e O O c) O e O _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 3. Desenhe o mecanismo de tautomerização enólica da propanona: a) catalisada por ácido (H3O+); b) catalisada por base (-OH). 4. Desenho o mecanismo: 5. Desenhe as possíveis formas enólicas dos compostos abaixo e comente sobre sua estabilidade. O primeiro composto tem somente um enol possível e este é bem estável, pois é aromático. O segundo composto tem mais possibilidades. Uma destas formas tem um anel benzênico e é a mais estável. O H3O OH H OH2 OH H3O a) b) O H OH O O H2O OH OH O H H D3O + O H D O O H D D3O+ OD H H OD2 OD D3O+ OD H D OD2 O O O O H H O OH OH OH _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 6. A proporção do correspondente enol para as amostras abaixo está indicada ao lado da estrutura de cada composto. Qual a razão da grande diferença de porcentagem de formação de enol para estes compostos? O primeiro composto é uma cetona normal e, como a ligação C=O é mais forte que a C=C, o enol está presente em uma proporção baixa. O segundo composto é um composto 1,3-dicarbonílico, formando um enol mais estável, conjugado e com uma ligação de hidrogênio intramolecular. Desenhe as estruturas para auxiliar seu estudo! 7. Desenhe o mecanismo das reações abaixo usando enolização e o processo reverso. Duas estruturas enólicas são possíveis para o primeiro composto. Uma delas levaria somente de volta ao material de partida. A outra leva a reação. Note que o processo é um equilíbrio, e como tal tem controle termodinâmico. Reflita sobre a razão do produto indicado ser formado nas condições descritas. O segundo exemplo, a resolução deixa de lado o mecanismo e mostra a enolização em quadros. O que temos que prestar atenção é que os carbonos marcados não “saem do lugar”. O 4 x 10-4 % enol O 62% enol CO2Et O Traços de ácido ou base O O O OH OH Traços de ácido ou base = átomo13C O O OH OH O O H+ H OH H+ O H H+ OH H+ _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 8. Sugira o mecanismo: b) A primeira etapa é a formação de um reagente de magnésio ou organo Grignard. Essa espécie é nucleofílica e pode atacar a nitrila (CN) que é eletrofílica. Se você não lembra disso é uma boa hora para relembrar, revise reações dos carbonilados classe I e seus derivados! Após a hidrólise da nitrila ao compostos carbonílico correspondente, forma-se o segundo produto desenhado. Por fim, enolização em meio ácido seguido de bromação do carbono α. Agora desenhe o mecanismo de todas essas etapas! 9. O tratamento desta cetona com D2O básico leva a rápida troca de dois átomos de hidrogênio por deutério. Depois, mais lentamente, todos os outros hidrogênios não aromáticos, exceto aquele marcado como “H”, são trocados. Explique. O O OH OH OH O OH OH OH OH OH OH OH OH O OH OH OH O O O O OH OH a) O O H+, H2O O b) Br 1. Mg (A) + CN Cl Cl O Br2, HOAC Cl O Br a) O O H+, H2O O Hidrólise do acetal O H+ HO H O H H+ -H+ _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ Os prótons do CH2 vizinho a cetona trocam por simples enolização e, após, por equilíbrio a cetona retorna. A repetição deste processo troca ambos os átomos H por D. Como D2O está em excesso, o equilíbrio favorece a D2-Cetona. A próxima enolização ocorre na outra ponta da molécula, formando um dienol. Isto leva a troca dos outros dois H do CH2 por D, após duas trocas. Este dienol leva a troca dos prótons que restam: 10. Uma alga vermelha marítima produz uma matriz de compostos bromados incluindo CHBr3, CBr4 e Br2C=CHCO2H. O agente de bromação, acredita-se, é derivado da oxidação do íon brometo (Br -) e pode ser representado como Br-OX. Sugira um mecanismo para esta proposta de biosíntese de CHBr3 pela alga. O H O H O H D DH H O H D D D D O H D D D D OH H D D D D2O O H D D D D D SR OO SR OO Br Br hidrólise OH OO Br Br CO2 + Br O Br Br CHBr3 _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 11. Sugira o mecanismo para as reações abaixo: Lembre-se que quando na forma de enol (e também enolato), pode haver competição entre o atque nucleofílico do O ou do Cα. Uma das variáveis que define quem será o átomo nucleofílico é o tipo de letrófilo utilizado. Eletrófilos mais duros preferem reagir com o oxigênio e, os mais moles, com o carbono. Se estiver em dúvida, revise os conceitos de O-Reação x C-Reação na formação e reação de enóis e enolatos. Primeira reação: Ocorre uma O-Acilação. Segunda reação: C-Bromação. Agora desenhe os mecanismos e reflita sobre a natureza de cada eletrófilo! SR OO OH OO Br Br Br O Br Br CHBr3 SR OH O Br-OX -H+ SR OO H Br SR OO Br Br Mecanismo de hidrólise (ataque da água como Nu) você já é capaz de desenhar, certo? O OO Br Br H Desenhando um pouco diferente para facilitar o mecanismo: - CO2 OH Br Br Br-OX -H+ Agora é só desenhar o mecanismo da reação do halofórmio e os produtos serão formados. OH O O O OO HClO4 O O O Br2, MeCO2H O Br _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 12. Qual dos compostos abaixo descarboxila sob aquecimento? O composto C, por ser um ß-ceto ácido. Assim os elétrons deixados para trás quando da saída de CO2 pode ser deslocalizados para o oxigênio. 13. Desenhe os produtos das seguintes reações: Como a água é um ácido mais forte que a cetona, a formação do enolato será reversível (e favorece os reagentes) quando hidróxido é usado para remover o próton α a carbonila. Sob condições reversíveis, o enolato termodinâmico prevalecerá. Assim, o deutério substituirá o hidrogênio ligado ao carbono α mais substituído. Quando LDA é utilizado, a cetona é ácido bem mais forte que a diisopropilamina e a formação do enolato não é um equílibrio. Neste caso o enolato cinético é predominante e o deutério substituíra o hidrogênio ligado ao carbono α menos substituído. CO2H O a) CO2H b) O CO2H c) O O O OH O NaOH (excesso) D2O 1. LDA, THF 2. D2O OD O D _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ Você deve desenhar o mecanismo para ajudar nos seus estudos. 14. Na presença de excesso de base e de halogênio, uma cetona metílica é convertida no íon carboxilato. A reação é conhecida como reação do halofórmio, por conta de um dos produtos que é um halofórmio (clorofórmio, bromofórmio, iodofórmio,...). Antes da espectroscopia se tornar uma rotina analítica, a reação do halofórmio servia para identificara presença de metil cetonas com a formação do iodofórmio, um composto amarelo brilhante. Qual a razão de somente metil cetonas sofrerem a reação do halofórmio? A reação do halofórmio requer que o grupo a ser eliminado seja base mais fraca que –OH, assim este grupo é eliminado do intermediário tetraédrico. Para um grupo alquila ser base mais fraca que o hidróxido, o carbono precisa estar ligado a 3 halogênios. O único jeito de se formar CX3 é se o grupo α a carbonila for CH3, pois existem 3 ligações C-H para serem quebradas dando origem a 3 ligações C-halogênio. Desenhe o mecanismo completo da reação do halofórmio para uma determinada cetona. Isso auxiliará em seus estudos! 15. Qual produto seria obtido submetendo o composto abaixo a meio básico apropriado? O próton vizinho a carbonila e ao grupo CN é bem ácido e pode ser removido. A carga negativa é estabilizada por deslocalização. Tente desenhar a deslocalização da carga negativa para ambos os grupos retiradores (grupo éster e grupo ciano)! Br O O CN Br O O CN base Br O O CN H O O CN _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ 16. Explique a formação de biciclos diferentes em diferentes condições: Em temperaturas mais elevadas e com base mais fraca, as condições termodinâmicas prevalecem, formando o enolato mais estável (termodinâmico). Esse enolato ataca o haleto de alquila intramolecularmente, levando a uma ciclização. A temperaturas baixas e com base forte e impedida, o próton menos impedido é retirado (condições cinéticas – enolato cinético). Esse enolato ataca o haleto de alquila intramolecularmente Para ficar mais claro, desenhe ambos os mecanismos. Dica: Numere os átomos que formarão o novo ciclo para facilitar o desenho. 17. Se reagirmos a acetofenona em meio básico com ClSi(Me)3, qual o produto? Qual a razão, desenhe o mecanismo. A O-alquilação predomina, devido a formação da forte ligação O-Si. A essa altura voc6e já deve ser capaz de desenhar esse mecanismo sozinho. Caso esteja em dúvida, revise essa reação. 18. Como sintetizar os seguintes compostos utilizando enaminas como intermediário? O Br MeO-, MeOH, 25 0C LDA, THF -78 0C O O a) O b) O O c) O O _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ b) Use estratégia similar, mas no lugar de um haleto de alquila use um haleto de acila (CH3CH2C(O)Cl) como eletrófilo para a enamina formada. c) Use estratégia similar, mas o eletrófilo deve ser uma cetona α,β- insaturada. Esse tipo de cetona é eletrofílico também na posição β. Tente pensar e desenhar os mecanismos, isto ajudará no seu estudo! 19. Explique a razão de uma base apropriada retirar o próton do carbono α da N,N-dimetiletanamida mas não do carbono α da N- metiletanamida ou da etanamida. O próton não pode ser removido do carbono α dos dois últimos compostos, pois estes compostos tem como hidrogênio mais ácido aquele ligado ao nitrogênio (mais ácido que o próton do carbono α a carbonila). Assim, o hidrogênio a ser removido pela base será aquele ligado ao nitrogênio. No primeiro composto não há hidrogênio ligado ao Nitrogênio e o próton do carbono α a carbonila pode ser removido. 20. Uma cetona sofre bromação catalisada por ácido, cloração catalisada por ácido, racemização e troca por deutério no carbono α catalisada por ácido. Todas estas reações ocorrem aproximadamente na mesma velocidade. O que isto nos fala sobre o mecanismo? A ligação Br-Br é mais fraca e mais fácil de quebrar que a ligação Cl-Cl, que é mais fácil de quebrar que a ligação D-O. Como a velocidade destas reações, determinadas experimentalmente, é aproximadamente igual, a quebra destas ligações citadas não fazem parte da etapa determinante a) O O N H Traços ácidos N Br N H2O HCl N H2 Br O N N,N -dimetiletanamida O N H N-metiletanamida O NH2 Etanamida _____________________Profa. Dra. Patrícia Bulegon Brondani (@patyqmc) https://patyqmc.paginas.ufsc.br/ da velocidade (já que quebram em velocidade e com facilidade diferentes). A etapa determinante da velocidade é a remoção do próton do carbono α da cetona (lembrando que o meio está ácido!). 21. Como os compostos abaixo podem ser preparados pelos materiais de partida listados? a) condições: 1. PBr3, Br2; 2. H2O (leva ao produto alfa monobromado). Após, tratamento com excesso de –OH. b) condições: 1. PBr3, Br2; 2. H2O (leva ao produto alfa monobromado). Após, tratamento com um organometálico como (CH3)2CuLi. 22. Explique a razão da halogenação no carbono α funcionar melhor com haletos de alquila primários e não funcionar com terciários. A alquilação do carbono vizinho a carbonila é uma SN2....agora complete o raciocínio! Se você não for capaz, revise este conteúdo. Com haletos terciários, a SN2 não consegue competir com a E2. O O a) O O OH O O b) O O
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