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26/11/2014 1 SÍNTESE E REAÇÕES DE ENÓIS E ENOLATOS Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 1 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 2 Enóis e enolatos Na adição nucleofílica à carbonila, o grupo carbonila funciona como eletrófilo 26/11/2014 2 3 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ No entanto, existe um grande número de reações onde o composto carbonílico age como nucleófilo, nas chamadas α-subsstituições 4 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Tautomerismo ceto-enólico 26/11/2014 3 5 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Um composto carbonílico com um átomo de hidrogênio em seu carbono α rapidamente entra em equilíbrio com seu correspondente enol Este processo é um tipo especial de isomerismo chamado tautomerismo e as espécies são ditas tautômeros 6 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A maioria dos compostos carbonílicos existe, predominantemente, na forma ceto e em geral é muito difícil isolar o enol 99,9999999 % 0,0000001 % 26/11/2014 4 7 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Forma ceto levemente menor em energia Ligação C=O é mais estável que C=C 8 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A porcentagem de tautômero enol é ainda menor para os ácidos carboxílicos, ésteres e amidas Menos reativos devido à menor acidez do H-α 26/11/2014 5 9 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A enolização pode ser catalisada por ácidos ou bases A enolização é muito lenta em solução neutra No entanto, a adição de um catalisador ácido ou básico pode facilitar a formação do enol 10 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Catálise ácida 26/11/2014 6 11 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Catálise básica Íon enolato 12 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Formas de ressonância do íon enolato 26/11/2014 7 13 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ O íon enolato pode então reagir como nucleófilo no oxigênio ou no C-α O eletrófilo e as condições de reação é que determinam quem será o nucleófilo 14 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alguns tipos de enóis e enolatos 26/11/2014 8 15 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Derivados de ácidos carboxílicos também podem formar enóis de algum tipo Ésteres 16 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Cloretos de ácido Facilmente enolizáveis Usa-se uma base não nucleofílica Instável 26/11/2014 9 17 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 18 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Ácidos carboxílicos Não formam enolatos facilmente, pois a base , primeiramente, remove o hidrogênio do grupo OH 26/11/2014 10 19 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ No entanto, em solução ácida não há este problema 20 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Amidas São os derivados de ácido carboxílico menos reativos e menos enolizáveis A reação preferencial é novamente a retirada de um hidrogênio ácido -NH 26/11/2014 11 21 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Iminas e enaminas estão sujeitos ao mesmo equilíbrio tautomérico 22 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A retirada de um hidrogênio do C-α de iminas geraa um aza-enolato que são análogos nitrogenados dos enolatos 26/11/2014 12 23 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Nitrilas Também formam ânions, mas necessitam de bases fortes para isso 24 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enóis termodinâmicamente estáveis Compostos 1,3-dicarbonil 67 % 33 % 26/11/2014 13 25 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A principal razão da estabilidade é a deslocalização eletrônica 26 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Além da deslocalização eletrônica, o enol abaixo possui um fator estabilizante a mais: Uma ponte de hidrogênio intramolecular 26/11/2014 14 27 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Compostos 1,3-dicarbonil não simétricos Formam dois diferentes enóis 76 % 24 % 28 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enóis aromáticos Fenol É mais vantaajoso para a molécula manter a forma enólica do que perder a aromaticidade 26/11/2014 15 29 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Racemização Se um centro assimétrico possuir um hidrogênio enolizável, traços de ácido ou base podem permitir que este centro inverta sua configuração Quiral Aquiral Inversão de configuração 30 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ REAÇÕES COM ENÓIS E ENOLATOS COMO INTERMEDIÁRIOS 26/11/2014 16 31 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Halogenação Compostos carbonílicos podem ser halogenados na posição do C-α por halogênios , tais como o Br2 em soluções 32 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Mecanismo sob catálise ácida 26/11/2014 17 33 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Mecanismo sob catálise básica A reação de halofórmio 34 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ No entanto, a reação não para neste ponto, pois o H-α do produto é mais ácido do que o do material de partida 26/11/2014 18 35 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Por que o grupo OH não ataca a carbonila? Na verdade ele ataca O OH é melhor grupo de saída, pois tem menor pka 36 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ pkaH H2O = 15 pkaH CHBr3 = 9 pkaH CH4 = 48 Bromofórmio 26/11/2014 19 37 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Iodofórmio A alfa halogenação em meio ácido é melhor, pois evita a formação de halofórmio 38 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Reação de Hell – Volhard - Zelinsky Substitui um hidrogênio alfa de um ácido carboxílico por um átomo de bromo 26/11/2014 20 39 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Nitrosação de enóis 40 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Íon nitrônio 26/11/2014 21 41 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________Enolatos estáveis 42 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Mesmo usando bases fortes como os íons hidróxido e alcóxidos, a porcentagem de enolato formado é muito pequena na maioria dos compostos carbonílicos 26/11/2014 22 43 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ No entanto, com o uso de uma base muito mais forte, enolatos são formados quantitativamente (100 %) Uma das bases mais usadas é a lítio diisopropil amina ou LDA 44 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Devido ao volume da base, ela não ataca o carbono carbonílico Enolatos de lítio são estáveis à ─78 0C e muito reativos. São os enolatos mais utilizados 26/11/2014 23 45 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Silil enol éters São os segundos mais usados São mais estáveis que enolatos de lítio, porém menos reativos 46 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Formação 26/11/2014 24 47 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de enolatos 48 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A reação é basicamente uma SN2 26/11/2014 25 49 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Escolha do eletrófilo Muito bom Bom Reação é lenta Não ocorre reação 50 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de enolatos de lítio Bases fortes são necessárias 26/11/2014 26 51 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 52 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de cetonas 26/11/2014 27 53 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enolatos de Na e K também são muito utilizados, embora menos estáveis que os de Li Mecanismo 54 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de ésteres Também possuem o problema de auto- condensação 26/11/2014 28 55 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ O uso de bases fortes aliado ao uso de grupos R volumosos reduz as chances de auto-condensação 56 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de ácidos carboxílicos Podem ser alquilados usando-se dois equivalentes de base forte 26/11/2014 29 57 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de aldeídos A alta reatividade dos aldeídos dificulta a formação de seus enolatos de lítio em velocidade suficiente de modo a evitar a auto-condensação 58 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Além disso, a base também pode reagir como nucleófilo 26/11/2014 30 59 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Solução: Mascarar o aldeído tornando-o em um análogo de enol ou enolato menos reativo, como enaminas e aza-enolatos 60 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 31 61 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 62 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enolatos ou bases fortes não estão envolvidos no processo, portanto não há risco de auto-condensação 26/11/2014 32 63 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 64 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Formação de aza-enolatos Iminas são pouco nucleofílicas, o que evita o problema da auto-condensação 26/11/2014 33 65 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 66 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Alquilação de compostos β-dicarbonílicos Bases fracas são suficientes para promover total enolização 26/11/2014 34 67 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 68 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 35 69 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Regioseletividade na alquilação de cetonas 70 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Controle termodinâmico O enolato mais estável se forma preferencialmente Não se forma 26/11/2014 36 71 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 1 - KH base forte, mas pequena 2 - Reação favorecida por alta temperatura e longos tempos de reação 72 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Controle cinético Bases volumosas favorecem a formação do enolato cinético Não se forma 26/11/2014 37 73 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Produto cinético 74 Alquilação de nitrilas e nitroalcanos Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 38 75 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Nitroalcanos 76 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Reações de condensação aldólica 26/11/2014 39 77 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ O ─OH não é forte o suficiente para enolizar completamente o aldeído de forma que cada molécula de enolato é cercada por moléculas de aldeído. 78 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A reação também ocorre com cetonas 26/11/2014 40 79 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A condensação também pode ser catalisada por ácidos 80 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Desidratação de produtos aldol O aquecimento de um produto aldol, em meio ácido ou básico, leva à desidratação do álcool 26/11/2014 41 81 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Catálise básica 82 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Catálise ácida 26/11/2014 42 83 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 84 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 84 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Condensações aldólicas cruzadas Quando o enolato de um aldeído ou cetona se adiciona ao grupo carbonila de um aldeído ou cetona diferente, o resultado é chamado de condensação aldólica cruzada Os compostos devem ser escolhidos com cuidado ou, do contrário, uma mistura de produtos pode ser obtida 26/11/2014 43 85 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 86 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 44 87 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 88 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________Uma condensação aldólica cruzada só será efetiva se planejada de forma que somente um dos reatantes possa gerar o enolato e de modo que o outro reatante tenha maior probabilidade de reagir com o enolato Excesso de reagente 26/11/2014 45 89 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 90 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Ciclizações aldólicas Ciclizações intramoleculares produzindo anéis de de cinco ou seis membros também podem ocorrer 26/11/2014 46 91 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Não se forma Produto mais estável 92 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enolatos de lítio em reações aldólicas A formação do enolato de lítio é total e tão rápida que a possibilidade de auto-condensação é muito pequena 26/11/2014 47 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Se um segundo composto carbonílico é adicionado, a reação ocorre via um estado de transição de seis membros 94 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 48 95 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Compostos 1,3-dicarbonílicos em reações aldólicas Enolizam-se facilmente sob condições normais 96 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Mecanismo 26/11/2014 49 97 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 98 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enóis de ésteres em reações aldólicas 26/11/2014 50 99 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Aldeídos em reações aldólicas Sofrem o problema da auto-condensação, mesmo com o uso de bases fortes Solução: Transformar o aldeído num equivalente enol menos reativo 100 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Menos reativo 26/11/2014 51 101 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Enaminas e aza-enolatos 102 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 52 103 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ A reação de Manich É um método clássico para preparação de compostos β-amino carbonílicos 104 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 53 105 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 106 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 54 107 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Condensação de Claisen Quando duas moléculas de um éster sofrem condensação, a reação é denominada condensação de Claisen e forma β-ceto-ésteres 108 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 55 109 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Acilação intramolecular : A reaçãao de Dieckmann Condensações de Claisen intra-molecular são chamadas Reações de Dieckmann Anéis de cinco e seis membros se formam facilmente 110 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 56 111 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Condensações de Claisen cruzadas Ocorrem entre dois ésteres diferentes, onde “geralmente”um deles não tem um H-α, ou seja, não é enolzável Ésteres não enolizáveis 112 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ 26/11/2014 57 113 Prof. Dr. José E. D. Martins_________________________________________________ Condensações de Claisen entre cetonas e ésteres O éster é sempre a parte eletrofílica
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