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Reações de Álcoois Parte 2 Professora: Lívia Nunes Cavalcanti Instituto de Química – UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte Instituto de Química Química Orgânica II Reações dos Álcoois 1. Oxidações – Síntese de aldeídos e cetonas 2. Substituição Nucleofílica – Síntese de Haletos de alquila 3. Desidratação – Síntese de alcenos 4. Redução – Síntese de Alcanos 5. Esterificação 6. Síntese de éter de Williamson Reatividade dos Álcoois Bases – Reagem removendo o H (sítio ácido) Ácidos – Reagem protonando o O (sítio básico) Eletrófilos – Reagem com o O (sítio nucleofílico) Nucleófilos – Reagem com o C (sítio eletrofílico) 2. Substituição Nucleofílica Reatividade dos Álcoois Bases – Reagem removendo o H (sítio ácido) Ácidos – Reagem protonando o O (sítio básico) Reatividade dos Álcoois Eletrófilos – Reagem com o O (sítio nucleofílico) Nucleófilos – Reagem com o C (sítio eletrofílico) Reatividade dos Álcoois Nucleófilos – Reagem com o C (sítio eletrofílico) – Substituição Nucleofílica Reação não ocorre nestas condições. É preciso converter o OH em um bom grupo de saída Como? Reações com ácido ou eletrófilo apropriado Convertendo o OH em um bom grupo de saída 1 – Protonação com ácido – Novo grupo de saída formado H2O Convertendo o OH em um bom grupo de saída 2 – Reação com Eletrófilo apropriado • Ex. Trihaletos de Fósforo (PX3, X = Br, Cl, I) Convertendo o OH em um bom grupo de saída 3 – Conversão em éster sulfonato – Tosilatos, Mesilatos, Triflatos Convertendo o OH em um bom grupo de saída 3 – Conversão em éster sulfonato – Tosilatos, Mesilatos, Triflatos Convertendo o OH em um bom grupo de saída 3 – Conversão em éster sulfonato – Tosilatos, Mesilatos, Triflatos 2 - Substituição Nucleofílica 2.1 – Reação com HX (X = Cl, Br, I) 2.2 – Reação com PX3 (X = Cl, Br, I) 2.3 – Reação com SOCl2 R OH R X Síntese de Haletos de alquila O grupo hidroxila (OH) é protonado, sendo convertido em um bom grupo de saída (H2O). Com o álcool protonado, uma substituição ou eliminação pode ocorrer. Álcoois terciários e secundários tendem a reagir por Sn1 e álcoois primários por Sn2 Ordem de reatividade de HX ● HI > HBr > HCl (HF normalmente não reage) 2.1 – Reação com HX Mecanismos da Reação de álcoois com HX Álcoois secundários, terciários, alílicos e benzílicos reagem por um mecanismo com formação de carbocátion (SN1) H O H H O H + Etapa 1 - protonação Álcool protonado Etapa 2 – Formação do Carbocátion Etapa 3 – Ataque do nucleófilo + Cl Álcoois primários e metanol reagem em condições ácidas para formar um haleto de alquila por um mecanismo do tipo SN2 Mecanismos da Reação de álcoois com HX Etapa 1 - protonação Álcool primário protonado Etapa 2 – Ataque do nucleófilo e saída da água SN1 ou SN2? SN2 SN1 CH3X > 1º > 2º 3º > 2º Nucleófilo forte Nucleófilo fraco (pode usar o próprio solvente) Solvente polar aprótico Solvente polar prótico velocidade = k[substrato][Nuc] velocidade = k[substrato] * Inversão de configuração * Racemização * Sem rearranjos * Rearranjo é possível Relembrando Orgânica 1: Reação com HCl Cloretos são nucleófilos mais fracos que brometos e iodetos, pois são menores e com menor dispersão de carga. Adição de ZnCl2, que se liga fortemente ao oxigênio do álcool, promove a reação. Este artifício é conhecido como teste de Lucas: ZnCl2 em HCl concentrado: Álcoois primários reagem lentamente, ou não reagem. Álcoois secundários reagem entre 1–5 minutos. Álcoois terciários reagem em menos de 1 minuto. Reação SN2 com o Reagente de Lucas Álcoois primários reagem com o reagente de Lucas (HCl and ZnCl2) via mecanismo SN2. Como a SN2 depende do nucleófilo e o cloreto é um nucleófilo fraco, a reação é muito lenta. Pode demorar vários minutos ou dias. Álcoois terciários e secundários reagem com o reagente de Lucas (HCl and ZnCl2) via mecanismo SN1. Reação SN1 com o Reagente de Lucas Limitações das Reações com HX Rendimentos baixos para formação de cloretos de alquila a partir de álcoois primários e secundários. Competição com as reações de Eliminação. O intermediário carbocátion pode sofrer rearranjo. Habilidade limitada para sintetizar os haletos de alquila. Exemplos Quando 3-metilbutan-2-ol é tratado com HBr concentrado, o produto majoritário é o 2-bromo-2-metilbutano. Proponha um mecanismo para a formação deste produto. Exercício Resolvido O produto formado é um produto de rearranjo, o que significa que o mecanismo da reação é um mecanismo Sn1. Exercício Resolvido Exercícios 1 – O álcool mostrado abaixo reagiu com HBr concentrado, formando um produto majoritário. Desenhe o produto obtido e o mecanismo para a sua formação. 2 – Explique a formação dos produtos mostrados na reação do teste de Lucas abaixo Bons rendimentos com álcoois Primários e Secundários. PCl3 para formação de cloretos de alquila (mas SOCl2 é melhor). PBr3 para formação de brometos de alquila. P e I2 para formação de iodetos de alquila (PI3 não é estável). Mecanismo SN2 para álcoois primários e secundários. Mecanismo SN1 para álcoois terciários 2.2 – Reação com PX3 Exemplos Mecanismo SN2 com PBr3 Etapa 1: Conversão do OH em um bom grupo de saída Etapa 2: SN2 Mecanismo para álcoois primários e secundários Mecanismo SN1 com PBr3 Conversão do OH em um bom grupo de saída e formação do carbocátion Ataque do nucleófilo ao carbocátion formado Mecanismo para álcoois Terciários 2.3 – Reação com SOCl2 Cloreto de Tionila (SOCl2) é um reagente mais eficiente para converter álcoois em cloretos de alquila, em uma reação simples que produz os gases HCl e SO2. Mecanismo da Reação com Cloreto de Tionila O O SCl Cl+HR O SR H O Cl Cl O SR H O Cl Cl Mecanismo da Reação com Cloreto de Tionila Cl ⊖ Reações de Substituição Nucleofílica Utilizando Tosilatos, Mesilatos ou Triflatos Possíveis Nucleófilos Utilizados Exemplos Retenção de configuração Inversão de configuração Retenção de configuração Inversão de configuração Exercícios 3 - Escreva as estruturas para os produtos A - D, mostrando a estereoquímica Reação de Mitsunobu Uma versão moderna e muito utilizada para a substituição Nucleofílica em álcoois Em 1967, Mitsunobu e colaboradores reportaram a acilação de álcoois secundários utilizando dietil azodicarboxilato (DEAD) e trifenilfosfina (PPh3). Reação de Mitsunobu Mecanismo Reação de Mitsunobu Aplicação em síntese total