Capítulo 16-aldeídos e cetonas-2024-1

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<p>QUI294 Química Orgânica II F</p><p>Prof. Gaspar Diaz Muñoz</p><p>Capítulo 16</p><p>Aldeídos e Cetonas:</p><p>Adição Nucleofílica</p><p>ao Grupo Carbonila</p><p>2</p><p>1. Introdução</p><p>❖ Compostos carbonílicos</p><p>3</p><p>4</p><p>Aldeídos e cetonas no nosso dia a dia</p><p>❖ Aldeídos</p><p>Aroma da baunilha</p><p>❖ Cetonas</p><p>Aroma da canela</p><p>Um dos responsáveis</p><p>pela ressaca</p><p>Aroma do hortelã</p><p>Fragrância de jasmim</p><p>Fragrância de violetas</p><p>2. Síntese de Aldeídos</p><p>2A. Aldeídos por Oxidação de</p><p>Álcoois 1</p><p>o</p><p>R OH</p><p>R H</p><p>OPCC</p><p>5</p><p>OH O</p><p>H</p><p>PCC</p><p>CH2Cl2</p><p>(90%)</p><p>PCC</p><p>CH2Cl2</p><p>OH O</p><p>H</p><p>(89%)</p><p>❖ e.g.</p><p>6</p><p>2B. Aldeídos por Ozonólise de</p><p>Alcenos</p><p>R'</p><p>R</p><p>H</p><p>R"</p><p>O</p><p>R'</p><p>R</p><p>O</p><p>H</p><p>R"1. O3</p><p>2. Me2S</p><p>+</p><p>7</p><p>O</p><p>O</p><p>H</p><p>1. O3, CH2Cl2, -78oC</p><p>2. Me2S</p><p>+</p><p>❖ e.g.</p><p>H3C</p><p>1. O3, CH2Cl2, -78oC</p><p>2. Me2S</p><p>O</p><p>H3C</p><p>H</p><p>+</p><p>O</p><p>H H</p><p>8</p><p>9</p><p>4C. Aldeídos por Redução de Cloretos</p><p>de Acila, Ésteres e Nitrilas</p><p>❖ LiAlH4 é um agente redutor muito</p><p>poderoso, e os aldeídos são facilmente</p><p>reduzidos</p><p>● Geralmente reduzido até o álcool 1</p><p>o</p><p>correspondente</p><p>● Difícil parar no estágio de aldeído</p><p>⧫ Não é um bom método para</p><p>sintetizar aldeídos usando LiAlH4</p><p>Aldeídos desde ésteres e nitrilas:</p><p>11</p><p>RCO2R’ → RCHO</p><p>RC≡N → RCHO</p><p>● ésteres é nitrilas podem ser reduzidos</p><p>a aldeídos com DIBAL-H</p><p>DIBAL-H possui 2 grupos volumosos</p><p>que o fazem menos reativo que o LiAlH4</p><p>❖ Redução de um éster a um aldeído</p><p>com DIBAL</p><p>R C</p><p>OR'</p><p>O</p><p>H</p><p>Al(i-Bu)2</p><p>R C</p><p>OR'</p><p>O</p><p>H</p><p>Al(i-Bu)2</p><p>R C</p><p>H</p><p>O H2O</p><p>12</p><p>❖ Redução de nitrila a aldeído com DIBAL</p><p>R C N</p><p>H</p><p>Al(i-Bu)2</p><p>R C</p><p>N</p><p>H</p><p>Al(i-Bu)2</p><p>R C</p><p>H</p><p>O H2O</p><p>13</p><p>❖ Exemplos</p><p>14</p><p>15</p><p>Exercícios:</p><p>3. Síntese de Cetonas</p><p>3A. Cetonas desde Alcenos, Arenos,</p><p>e Álcoois 2</p><p>o</p><p>❖ Cetonas (e aldeídos) por ozonólise de</p><p>alcenos</p><p>R'</p><p>R</p><p>H</p><p>R"</p><p>O</p><p>R'</p><p>R</p><p>O</p><p>H</p><p>R"1. O3</p><p>2. Me2S</p><p>+</p><p>16</p><p>❖ Exemplos</p><p>1. O3</p><p>2. Me2S</p><p>O</p><p>O</p><p>(i)</p><p>O</p><p>O</p><p>H</p><p>+</p><p>(ii)</p><p>1. O3</p><p>2. Me2S</p><p>17</p><p>❖ Cetonas desde arenos por acilações de</p><p>Friedel-Crafts</p><p>18</p><p>❖ Cetonas desde álcoois secundários por</p><p>oxidação</p><p>19</p><p>3B. Cetonas desde Nitrilas</p><p>R C N</p><p>1. R'−M, Et2O</p><p>N M</p><p>R'R</p><p>2. H3O</p><p>+</p><p>O</p><p>R'R</p><p>20</p><p>❖ Exemplos</p><p>C N</p><p>O</p><p>Me</p><p>1. MeLi, Et2O</p><p>2. H3O</p><p>+</p><p>C N</p><p>1. , Et2O</p><p>2. H3O</p><p>+</p><p>MgBr</p><p>O</p><p>21</p><p>22</p><p>Exercícios:</p><p>Qual é o produto principal da seguinte reação?</p><p>4. Adição Nucleofílica à Dupla</p><p>Ligação Carbono-Oxigênio</p><p>❖ Estrutura</p><p>O</p><p>C</p><p>~ 120o</p><p>~ 120o</p><p>~ 120o</p><p></p><p>−</p><p>● Carbono carbonil: hibridizado sp2</p><p>● Estrutura trigonal planar</p><p>Nu</p><p>⊖</p><p>23</p><p>24</p><p>Adição nucleofílica à ligação dupla</p><p>carbono-oxigênio</p><p>Reação geral:</p><p>• Vários nucleófilos que podem atacar um grupo carbonila</p><p>❖ Com um nucleófilo forte:</p><p></p><p>+</p><p></p><p>−</p><p>C O</p><p>R</p><p>R'</p><p>Nu: C O:</p><p>R</p><p>R'</p><p>Nu</p><p>H Nu</p><p>C O</p><p>R</p><p>R'</p><p>Nu</p><p>HNu: +</p><p>25</p><p>❖ Reações de adição nucleofílica de compostos</p><p>carbonílicos catalisadas por ácido (ou A.L.)</p><p>26</p><p>+ A:C OH</p><p>R</p><p>R'</p><p>C OH</p><p>R</p><p>R'</p><p>❖ Mecanismo</p><p>27</p><p>+ A:C O</p><p>R</p><p>R'</p><p>Nu</p><p>H</p><p>H</p><p>C OH</p><p>R</p><p>R'</p><p>:Nu H</p><p>❖ Mecanismo</p><p>C O</p><p>R</p><p>R'</p><p>:Nu</p><p>H</p><p>H A+</p><p>28</p><p>Reatividade Relativa: Aldeídos</p><p>vs. Cetonas</p><p>O</p><p>R H</p><p>O</p><p>R R'</p><p>O</p><p>R OR'</p><p>> ></p><p>29</p><p>❖ Dois fatores dominantes controlam a</p><p>reatividade do grupo carbonila</p><p>⧫ Efeito eletrônico (indutivo)</p><p>⧫ Efeito estérico</p><p>grande</p><p>pequeno</p><p>O</p><p>R H</p><p>O</p><p>R</p><p>Nu</p><p>H</p><p>Nu</p><p>O</p><p>R R'</p><p>O</p><p>R</p><p>Nu</p><p>R'</p><p>Nu</p><p>❖ Fatores estéricos</p><p>30</p><p>ET mais energético</p><p>❖ Fatores eletrônicos</p><p>(efeito indutivo</p><p>positivo de apenas</p><p>um grupo R)</p><p>(efeito indutivo positivo de ambos</p><p>grupos R e R')  carbon carbonil</p><p>menos + (menos eletrofílico)</p><p>31</p><p>32</p><p>Exercício:</p><p>Qual é, em geral, a ordem decrescente de reatividade dos compostos</p><p>carbonilados vistos a seguir diante de reagentes nucleofílicos?</p><p>5. Adição de Álcoois:</p><p>Hemiacetais e Acetais</p><p>❖ Formação de Acetal e Cetal: Adição de</p><p>Álcoois a Aldeídos</p><p>Catalisado</p><p>por ácido</p><p>33</p><p>❖ Mecanismo</p><p>34</p><p>❖ Mecanismo (Cont.)</p><p>35</p><p>❖ Mecanismo (Cont.)</p><p>R"OH</p><p>36</p><p>❖ Nota: Todas as etapas são reversíveis. Na</p><p>presença de excesso de álcool anidro e</p><p>quantidade catalítica de ácido, o equilíbrio</p><p>favorece a formação de acetal (a partir de</p><p>aldeído) ou cetal (a partir de cetona)</p><p>❖ Por outro lado, na presença de excesso de</p><p>H2O e uma quantidade catalítica de ácido, o</p><p>acetal ou cetal irá hidrolisar de volta a</p><p>aldeído ou cetona. Esse processo é</p><p>chamado de hidrólise</p><p>37</p><p>❖ Acetais e cetais são estáveis em solução</p><p>neutra ou básica, mas são facilmente</p><p>hidrolisados em ácido aquoso</p><p>H+</p><p>OR"</p><p>R OR"</p><p>R'</p><p>H2O</p><p>O</p><p>R R'</p><p>+ + 2 R"OH</p><p>38</p><p>Aldeído + excesso de álcool + ácido cat. = favorece formação do acetal</p><p>acetal + excesso de água + ácido cat. = favorece formação do aldeído</p><p>Hemiacetal: Grupos OH e OR</p><p>ligados ao mesmo carbono</p><p>5A. Hemiacetais</p><p>39</p><p>Hemiacetal: Grupos</p><p>OH e OR ligados ao</p><p>mesmo carbono</p><p>40</p><p>❖ A formação de acetal ou cetal cíclico é</p><p>favorecida quando um aldeído ou uma</p><p>cetona é tratado com um excesso de 1,2-</p><p>diol e traços de ácido</p><p>41</p><p>+</p><p>O</p><p>R R'</p><p>HO</p><p>OH</p><p>H3O</p><p>+</p><p>O O</p><p>R R'</p><p>+ H2O</p><p>❖ Essa reação também pode ser revertida</p><p>tratando o cetal com ácido aquoso</p><p>42</p><p>43</p><p>Exercício:</p><p>Que composto será formado ao final quando se adiciona HCl gasoso a uma</p><p>solução de pentanal em metanol?</p><p>5D. Tioacetais e Tiocetais</p><p>❖ Aldeídos e cetonas reagem com tióis</p><p>para formar tioacetais ou tiocetais</p><p>44</p><p>❖ A formação de tioacetal com subsequente</p><p>“dessulfurização” com hidrogênio e níquel</p><p>de Raney nos dá um método adicional</p><p>para converter grupos carbonila de</p><p>aldeídos e cetonas em grupos –CH2–</p><p>H2, Raney Ni</p><p>+ NiS</p><p>S S</p><p>R R'</p><p>HS</p><p>SH</p><p>R R'</p><p>H H</p><p>+</p><p>45</p><p>6. Adição de Aminas Primárias</p><p>e Secundárias</p><p>❖ Aldeídos e cetonas reagem com aminas</p><p>1</p><p>o</p><p>para formar iminas e com aminas</p><p>2</p><p>o</p><p>para formar enaminas</p><p>Desde uma amina 1</p><p>o</p><p>Desde uma amina 2</p><p>o</p><p>46</p><p>6A. Iminas</p><p>❖ Adição de aminas 1</p><p>o</p><p>a aldeídos e</p><p>cetonas</p><p>47</p><p>H2NR"</p><p>❖ Mecanismo</p><p>R R'</p><p>O H3O</p><p>+</p><p>R R'</p><p>O</p><p>H O</p><p>R</p><p>R'</p><p>H</p><p>N R"</p><p>H</p><p>H</p><p>H+</p><p>OH2</p><p>R</p><p>R'</p><p>NHR"N</p><p>R'</p><p>R</p><p>R"</p><p>H</p><p>H2O</p><p>N</p><p>R'</p><p>R</p><p>R"</p><p>48</p><p>❖ Semelhante à formação de acetais e cetais,</p><p>todas as etapas na formação de imina são</p><p>reversíveis. O uso de excesso de amina</p><p>levará o equilíbrio para a imina</p><p>❖ A hidrólise de iminas também é possível</p><p>pela adição de excesso de água na presença</p><p>de quantidade catalítica de ácido</p><p>N</p><p>R'</p><p>R</p><p>R"</p><p>H2O</p><p>H+</p><p>O</p><p>R'</p><p>R</p><p>+ + H2NR"</p><p>49</p><p>6B. Enaminas</p><p>50</p><p>N R+</p><p>O</p><p>C</p><p>C</p><p>H R</p><p>H</p><p>❖ Mecanismo</p><p>C C</p><p>H</p><p>O</p><p>N</p><p>R</p><p>R</p><p>H</p><p>51</p><p>C C</p><p>H</p><p>O</p><p>N R</p><p>R</p><p>H</p><p>A H +</p><p>❖ Mecanismo (Cont.)</p><p>C C</p><p>H</p><p>O</p><p>N R</p><p>R</p><p>HH</p><p>52</p><p>C</p><p>H</p><p>C</p><p>N</p><p>R</p><p>R</p><p>A:</p><p>❖ Mecanismo (Cont.)</p><p>53</p><p>7. Adição de Cianeto de Hidrogênio:</p><p>Cianidrinas</p><p>❖ Adição de HCN a aldeídos e cetonas</p><p>54</p><p>R R'</p><p>O</p><p>CN</p><p>❖ Mecanismo</p><p>NC H</p><p>OH</p><p>R</p><p>R'</p><p>CN</p><p>55</p><p>❖ Reação lenta usando HCN, uma vez</p><p>que HCN é um ácido fraco e uma fonte</p><p>pobre de nucleófilo</p><p>❖ Pode acelerar a reação usando NaCN</p><p>ou KCN e adição lenta de H2SO4</p><p>R R'</p><p>O</p><p>NaCN</p><p>O Na</p><p>R</p><p>CN</p><p>R'</p><p>OH</p><p>R</p><p>R'</p><p>CNH2SO4</p><p>56</p><p>❖ Aplicações sintéticas</p><p>57</p><p>8. A Adição de Ilídeos: A</p><p>Reação de Wittig</p><p>58</p><p>❖ Ilídeos de fósforo</p><p>(C6H5)3P C</p><p>R"</p><p>R"</p><p>(C6H5)3P C</p><p>R"</p><p>R"</p><p>59</p><p>❖ Exemplo</p><p>(C6H5)3P CH3</p><p>Br</p><p>+ C6H5Li (C6H5)3P CH2:</p><p>+ + LiBrC6H6</p><p>60</p><p>❖ Mecanismo da reação de Wittig</p><p>61</p><p>Como planejar uma síntese de Witting</p><p>❖ Síntese de</p><p>usando uma reação de Wittig</p><p>62</p><p>❖ Análise retrossintética</p><p>BrPh3P: +</p><p>Br</p><p>+ :PPh3</p><p>63</p><p>❖ Síntese – Rota 1</p><p>O</p><p>Ph3PBr</p><p>:PPh3</p><p>Br</p><p>nBuLi</p><p>Ph3P</p><p>64</p><p>❖ Síntese – Rota 2</p><p>PPh3 Br</p><p>O</p><p>:PPh3</p><p>nBuLi</p><p>Br</p><p>PPh3</p><p>65</p><p>9. Oxidação de Aldeídos</p><p>66</p><p>10. Resumo das Reações de Adição</p><p>de Aldeído e Cetona</p><p>O</p><p>OH</p><p>R1. RM</p><p>2. H3O</p><p>+</p><p>OH</p><p>CN</p><p>1. NaCN</p><p>2. H3O</p><p>+</p><p>R</p><p>R PPh3</p><p>RO OR</p><p>2 ROH, H+</p><p>N</p><p>R</p><p>R-NH2, H</p><p>+</p><p>R2NH</p><p>H+</p><p>NR2</p><p>67</p><p> FIM DO CAPÍTULO 16 </p><p>Slide 1</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p><p>Slide 36</p><p>Slide 37</p><p>Slide 38</p><p>Slide 39</p><p>Slide 40</p><p>Slide 41</p><p>Slide 42</p><p>Slide 43</p><p>Slide 44</p><p>Slide 45</p><p>Slide 46</p><p>Slide 47</p><p>Slide 48</p><p>Slide 49</p><p>Slide 50</p><p>Slide 51</p><p>Slide 52</p><p>Slide 53</p><p>Slide 54</p><p>Slide 55</p><p>Slide 56</p><p>Slide 57</p><p>Slide 58</p><p>Slide 59</p><p>Slide 60</p><p>Slide 61</p><p>Slide 62</p><p>Slide 63</p><p>Slide 64</p><p>Slide 65</p><p>Slide 66</p><p>Slide 67</p><p>Slide 68</p>