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Adição nucleofílica ao grupo carbonila Curso de Farmácia Química Orgânica III •A cetonas a partir de alcenos, arenos e álcoois secundários •Cetonas a partir de alcinos •Adição de H2O aos alcinos segue a regra de Markovnikov: o átomo de H liga-se ao átomo de C que possui o maior número de átomo de H. Portanto, quando alcinos terminais, que não o etino, são hidratados, os produtos são cetonas e não aldeídos • Cetonas a partir de dialquilcupratos de litio • a adição nucleofílica à ligação dupla carbono- oxigênio ocorre em um dos dois modos gerais: 1)- quando o reagente é um nucleófilo forte (Nu), a adição costuma acontecer da seguinte forma, convertendo o aldeído ou cetona trigonal plana em um produto tetraédrido. Mecanismo de reação • Adição de um Nu forte a um aldeído ou uma cetona 2)- um segundo mecanismo geral que opera nas adições nucleofílicas às ligações duplas carbono- oxigênio é um mecanismo catalisado por ácido. Mecanismo de reação • Adição de um Nu catalisada por ácido a um aldeído ou uma cetona • Reversibilidade das adições Nu à ligação dupla C- O: -muitas dessas ligações são reversíveis; -o resultado global destas reações depende, portanto, da posição de um equilíbrio; • Reatividade relativa: aldeídos x cetonas: -em geral, os aldeídos são mais reativos em substituições Nu do que as cetonas. Tanto os fatores estéricos quanto eletrônicos, favorecem os aldeídos: sendo um dos grupos o pequeno átomo de H, o átomo de C central do produto tetraédrico formado a partir de um aldeído o produto é mais estável -a formação de produto é, portanto, favorecida no equilíbrio. -com as cetonas, os dois substituintes alquílicos de carbono da carbonila provocam um maior impedimento estérico, tornando-o menos estável. Portanto, uma menos concentração do produto está presente no equilíbrio. -os grupos alquila são liberadores de elétrons, os aldeídos são também mais reativos do ponto de vista eletrônico. -os aldeídos têm apenas um grupo liberador de elétrons para neutralizar parcialmente e, portanto, estabilizar a carga positiva em seu átomo de C da carbonila. -as cetonas têm dois grupos liberadores de elétrons e são mais estabilizados. -uma maior estabilização da cetona (o reagente) em relação ao seu produto significa que a constante de equilíbrio para a formação do produto tetraédrico a partir de uma cetona é menor e a reação é menos favorável. • neste aspecto, também, substituintes retiradores de elétrons tornam o carbono da carbonila mais positivo, favorecendo as reações de adição. R C O H C O R R´ aldeídos carbono na carbonila é mais positivo cetona carbono na carbonila é menos positivo •Hemiacetais: é o produto da adição Nu do oxigênio do álcool ao átomo de C da carbonila do aldeído ou cetona. Mecanismo de reação Características estruturais essenciais • possuir o grupo OH ou OR ligados ao mesmo átomo de carbonila •A maioria dos hemiacetais de cadeias abertas não são estáveis o suficiente para ser isolada. •Os hemiacetais cíclicos com anéis de cinco ou seis membros, entretanto, são em geral muito mais estáveis. A formação de hemiacetais é catalisada por ácidos e bases: Mecanismo de reação • Formação de hemiacetal catalisada por ácido • Formação de hemiacetal catalisada por base • Hidratos de aldeídos: gem-dióis Mecanismo de reação • Formação do hidrato • O equilíbrio para a adição de água à maioria das cetonas é desfavorável, enquanto alguns aldeídos existem normalmente como gem-dióis em solução aquosa. • Não é possível isolar a maioria dos gem-dióis da solução aquosa na qual são formados. • A evaporação da água, por exemplo, simplesmente desloca o equilíbrio global para a direita e o gem-diol reverte-se ao composto carbonílico • Já os que possuem grupos retirantes fortes de elétrons ligados ao grupo carbonila podem formar gem-dióis estáveis. • Acetais ou cetal: possui dois grupos –OR ligados ao mesmo átomo de C Hemiacetal (R´´ pode ser H) acetal (R´´ pode ser H) Mecanismo de reação • Formação de acetal catalisada por ácido •Os aldeídos e cetonas reagem com aminas primárias (RNH2) formando compostos com ligação dupla C-N, chamados iminas (RCHNR ou R2CNR). A reação é catalisada por ácido e o produto formado é uma mistura dos isômeros (E) e (Z) Mecanismo de reação • Formação de imina • Hidrazonas: redução de Wolff-Kishner Mecanismo de reação •Redução de Wolff-Kishner de aldeídos e cetonas • Aldeídos e cetonas reagem com ilídeos de fósforo para resultar em alceno e óxidos de trifenilfosfina. • Ilídeos: é uma molécula neutra que possui um C- adjacente a um heteroátomo+. • Os ilídeos de fósforos são chamados de fosforanos • A reação de Wittig é apropriada para uma ampla variedade de compostos e embora possa resultar em uma mistura de isômeros (E) e (Z), e essa reação impõe uma grande vantagem sobre as outras sínteses de alceno, já que não existe ambiguidade da localização da dupla ligação do produto. •Os ilideos de fósforo podem ser representados como híbridos de duas estruturas de ressonância. Os cálculos de mecânica quântica indicam que a contribuição feita pela primeira estrutura é relativamente sem importância. Mecanismo de reação - Wittig • Resultado final da síntese de Wittig: Reações de Wittig modificadas
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