Reações de condensação

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Santa Maria
Departamento de Química – CCNE
Disciplina de Mecanismos de Reações Orgânicas 
Reações de condensaçãoReações de condensação
Santa Maria, 2015
Condensação aldólica
Métodos de síntese empregados para a formação de novas ligações C-C.
Adição de um carbono nucleofílico aum grupo carbonila.
Reações Aldólicas Reações Aldólicas Nomeadas
2
Reações Aldólicas Simples 
Reações Aldólicas Cruzadas
Reações Aldólicas Dirigidas
Reações aldólicas Intramoleculares
Reação de Mannich
Condensação de Claisen
Condensação de Dickmann
Condensação Benzóica
Reação de Knoevenagel
Condensação de Doebner
Reação de Darzens
Reação de Michael
Anelação de Robinson
Condensação aldólica
REAÇÃO ENTRE:
Aldeído + Aldeído
Cetona + Aldeído
Cetona + Cetona
3
VARIAÇÕES:
Condensação de Claisen (entre dois ésteres)
Reação de Dieckmann (intramolecular entre ésteres)
Reação de Canizzarro (entre aldeídos)
Condensação de Knoevenagel: (éster malônico e aldeídos)
Condensação de Doebner: ácido malônico e aldeídos
Condensação benzoínica: entre aldeídos e cetonas 
Reações aldólicas: Aldeídos e Cetonas
Reações de adição entre um enol ou íon enolato à carbonila 
de um aldeído ou cetona:
R
R'
O
2
R
OH
R'
O
R
R'
OR'-H2O
Condensação aldólica
4
R'
R'
R
R'
R
R´= H ou Alquil ou Aril Produto de Adição
ADUTO ALDÓLICO
β-hidroxialdeído(Aldol)
β-hidroxicetona(Cetol)
Produto de Condensação
Aldeídos ou cetonas 
α,β-insaturados
α,β-hidroxialdeído ou α,β-
hidroxicetona
• Pode ocorrer por catálise BÁSICA ou ÁCIDA
Condensação aldólica simples
Aldeído + Aldeído: Catálise básica
Adição de pequenas quantidades de base.
5
ALDOL
Aldeído + Aldeído: Catálise básica
Condensação aldólica simples
6
Etapa 1: Formação do enol pelo tautomerismo ceto-enólico
O
H-A
O
H
+ A
Aldeído + Aldeído: Catálise ácida
Condensação aldólica simples
7
H3C H
H-A
H3C H
+ A
H2C H
O
H
A
H
H2C H
O
H
Enol
H2C H
O
H
+ H-A
Etapa 2: Adição nucleofílica
H3C H
O
H
H2C H
O
H
+
H3C
OH
H
OH
Íon oxônio
Aldeído + Aldeído: Catálise ácida
Condensação aldólica simples
8
Etapa 3: Transferência do próton e desidratação
H3C
OH
H
O
H3C
O
H
O
H HH
H
H
A
H3C H
O
+ H2OH A +
Produto α,β-insaturado
Perfil energético para as reações catalisadas por ácido e por base.
Aldol
Condensação aldólica simples
9
Formação de produtos α,β-insaturados
Os adutos aldólicos são facilmente desidratados para formar produtos de
condensação aldólica.
As reações de desidratação ocorrem por aquecimento e sob catálise ácida
ou básica.
Condensação aldólica simples
10
ou básica.
EnaisEnais: para aldeídos: para aldeídos
EnonasEnonas: para cetonas: para cetonas Geometria TransGeometria Trans
R
OH
H
O
OHH3O
calor
ou R
O
+ H2O
Estereosseletividade na etapa de desidratação
HRC
H
Ph H
OH
B
CRH
H
Ph H
OH
B
CRH
HPh
O
HRC
HPh
O
Condensação aldólica simples
11
OHO OH O
HPhHPh
Menos 
favorável
Mais
favorável
Cis Trans
Produto
preferencial
• Isômero Cis é desfavorável em função da interação estérica entre o substituinte 
R da cetona e o grupo fenil.
Cetona + cetona: Catálise básica
Condensação aldólica simples
12
Cetona + cetona: Catálise ácida
Condensação aldólica simples
13
Cetonas assimétricas
Condensação aldólica simples
14
Condensação aldólica cruzada
Reações entre diferentes compostos carbonílicos.
Geralmente entre aldeídos e cetonas.
15
Escolha cuidadosa dos reagentes a fim de evitar a mistura de produtos
Condensação aldólica cruzada
16
Enolato do 
acetaldeído
Exemplo:
Reação aldólica em
meio básico entre o
acetaldeído e o
Condensação aldólica cruzada
Formação de misturas de produtos
17
Enolato do 
propanaldeído
acetaldeído e o
propanaldeído, que
possuem Hα com
acidez semelhante
(pKa ~20) formando
uma mistura de 4
adutos aldólicos
possíveis.
Condensação aldólica Intramolecular
18
Condensação aldólica Intramolecular
19
pKa ~ 20 
pKa ~ 20 pKa ~ 20 
Compostos carbonilados assimétricos
Condensação aldólica Intramolecular
20
As reações aldólicas cruzadas são preferencialmente utilizadas em
síntese nos seguintes casos:
І. Apenas um dos reagentes é capaz de ser enolizado e
consequentemente formar o enolato;
ІІ. Um dos reagentes é mais reativo através da adição nucleofílica
Preocupações nas Condensações aldólicas
21
ІІ. Um dos reagentes é mais reativo através da adição nucleofílica
que o outro;
ІІІ. Regiosseletividade na formação do enolato (termodinâmico
ou cinético);
ІV. Reação aldólica dirigida;
І. Apenas um dos reagentes é capaz de ser enolizado e
consequentemente formar o enolato;
H
O
H
O
+ OH
10oC C6H5 H
O
2-metil-3-fenil prop-2-enal
68%
Preocupações nas Condensações aldólicas
22
Benzaldeído
sem Hα é
colocado na
base
Propanal
com Hα é
adicionado
lentamente
sob a mistura
reacional
Sob estas condições a
concentração do reagente
com Hα é sempre baixa e
grande parte dele se
apresenta como um ânion
enolato ficando pouco
sujeito a autocondensção
ІІ. Um dos reagentes é mais reativo através da adição nucleofílica que
o outro;
H H
O
+ H
O
K2CO3
H2O e éter H
OH O
H
Formaldeído 3-metil butanal
2-hidroximetil-3-metilbutanal
Preocupações nas Condensações aldólicas
23
2-hidroximetil-3-metilbutanal
(52%)
R R
O
R H
O
Cetonas são menos 
reativas diante de 
nucleófilos
Aldeídos são mais 
reativos diante dos 
nucleófilos
ІІІ. Regiosseletividade na formação do enolato (termodinâmico ou
cinético);
O
Ha
Hb
Hbmenos ácido (devido ao 
efeito +I das 2 Me)
Preocupações nas Condensações aldólicas
24
O
Ha
Hb
O
Ha
O
Hb
Enolato 
termodinâmico
Enolato 
cinético
B
Formado mais rapidamente,
pois a remoção do hidrogênio
necessário para gerar o enolato
é menos estericamente impedido
e mais ácido;
Formado sob condições que
favoreçam o equilíbrio;
Possui a dupla mais substituída,
logo é o enolato mais estável;
Enolato
Cinético
Enolato
Termodinâmico
Solvente Aprótico Prótico
Tabela Tabela –– Formação Formação regiosseletivaregiosseletiva de de enolatosenolatos
Preocupações nas Condensações aldólicas
25
Base Forte Fraca
Temperatura Baixa Alta
Tempo reacional Curto Longo
lV. Reação aldólica dirigida:
• Ocorre entre 2 compostos carbonílicos que contém Hα com pka próximos;
• Geração prévia do enolato com bases fortes e não nucleofílicas:
- i-Pr2NLi (LDA);
- (Me3Si)2NLi(LHMDS);
Preocupações nas Condensações aldólicas
26
- (Me3Si)2NLi(LHMDS);
O
LDA
THF
O Li
enolato de lítio
da acetona
C2H5
O OH
85%
O
LDA
Et2O, HMPA
-70oC
O Li
enolato cinético
1. CH3CHO
2. H3O
1. C2H5CHO
2. H2O
O OH
90%
Mecanismo:
R1
H
O
H
H
+ Li
(LDA)
i-Pr2N H
O
Li
+
enolato de lítio
Etapa 1: formação do enolato
i-Pr2N
pKa ~ 20pKa ~ 20--2222
pKa ~ 35pKa ~ 35
Etapa 2: adição nucleofílica A coordenação do cátion Li do enolato ao O do aldeído 
Preocupações nas Condensações aldólicas
Enolatos de Lítio na reação aldólica dirigida
27
Etapa 2: adição nucleofílica
O
Li
+ R2 H
O
R2 R1
O O
Li
R2 H R1
O O
Li
aldolato de lítio
Etapa 3: Protonação (isolamento do protuto)
+ H2O R2 R1
OH O
LiOH+
aldol
R2 R1
O O
Li
Adição
Nucleofílica
Protonação
A coordenaçãodo cátion Li do enolato ao O do aldeído 
ativa o grupo C=O p/o ataque do Nu
Condensação de Claisen
Síntese de β-Ceto ésteres
28
São possíveis condensações de Claisen cruzadas quando um dos ésteres não
possuem Hαααα e, por isto, é incapaz de formar o íon enolato e sofrer
autocondensação.
O O O
Condensação de Claisen Cruzada
29
O
O
+
O
O
1. NaOCH3
2. H3O
O
O O
Benzoato de metila
Propanoato de metila 2-metil-3-oxo-3-fenilpropanoato
(60%)
Reações que envolvem uma cetona enolizável, um aldeído e uma amina
secundária em meio ácido, formando um composto β-aminocarbonilíco
(base de Mannich).
O
H Et2NH
N
HH
Et Et
HCl
H
Cl
Íon imínio
Reação de Mannich
30
N
HH
Et Et
OH OH
NEt2 Cl
O
NEt2
H
O
NEt2
H
Base
NEt2
O
Cl
Íon imínio
Base de Mannich
Íon oxônio
Cetona enolizável em equilíbrio com seu tautômero enólico que é 
suficientemente nucleofílico p/atacar o íon imínio
O equilíbrio favorece o sal de amônio formando co 
composto β-aminocarbonílico
Reação de Dieckmann
Reção aldólica intramolecular de éster.
31
Reação entre anidridos de ácidos carboxílicos (ás vezes gerados in situ) e
aldeídos na presença de base fraca, em geral o sal de sódio ou potássio do
ácido carboxílico correspondente ao anidrido e sob aquecimento.
Reação de Perkin:
32
R
O
R
O O NaOAc
+
R1 H
O
O
OHR1
R
+
OH
O
R
R
O
R
O O
+ NaOAc R
O
R
O O
HOAc+
Na
R R
O ONa
+
1
O
O
R
O ONa
R1
O
Esse mecanismo envolve a formação (sob condições de equilíbrio) do enolato do anidrido, 
seguida de uma reação aldólica com o aldeído presente no meio reacional.
Reação de Perkin:
33
R
O
R R1 H
R
OR1
Após, ocorre um ataque intramolecular do ânion alcóxido gerado a uma das carbonilas do
anidrido, levando à formação de um ânion de ortoéster, que encontra-se em equilíbrio com o
produto O-acilado, resultado da migração do grupo acil.
O O
OR1
ONa
R
R
O O
OR1
R
O
R
Na
Em seguida ocorre a protonação do produto.
O O
OR1
R
O
R
Na HOAc
O O
OHR1
R
O
R
+ NaOAc+
Reação de Perkin:
34
O O
OHR1
R
O
R O
OHR1
R
+
OH
O
R
NaOAc
R
Ácido α,β-insaturado
Condensação de Knoevenagel
MECANISMO
35
MECANISMO
1ª Etapa
Condensação de Knoevenagel
2ª Etapa
36
3ª Etapa
Condensação de Doebner
MECANISMO
37
2ª Etapa
3ª Etapa
MECANISMO
1ª Etapa
Condensação de Doebner
2ª Etapa
38
3ª Etapa
Aldeídos e cetonas reagem com α-haloésteres na presença de
bases para formar α,β-epoxiésteres também denominados
ésteres glicídios.
Reação Geral:
Reação de Darzens
39
Reação Geral:
EtO
Cl
O
R1O
R1 R2
O
+ OEt
O
OR1
R2
Cl+
Reação de Darzens
MECANISMO 
40
Reação geral:
Condensação de Henry
MECANISMO 
41
Etapa 3: Transfêrencia do próton
O
NO2
R
+ HB
OH
NO2
R
H
Condensação de Henry
42
Álcool benzílico Formiato de potássio
Formaldeído 
OXIDADO
Benzaldeído
REDUZIDO
Reação de Cannizzaro
43
OXIDADOREDUZIDO
A reação entre o cianeto e aldeído sem Hαααα a carbonila, pode
levar a condensação benzoínica, onde uma ligação C-C é
formada entre dois grupos aldeídos.
O produto é um β-hidroxicetona.
Condensação Benzoínica
44
O produto é um -hidroxicetona.
Esquema Geral:
O
H
+ CN
O
OH
CN
O
H
+ CN
CN
O
H
OH
OH O OHNC
Mecanismo:
alcóxido 1 ânion de nitrila
Condensação Benzoínica
45
CN H+
NC
O
ONC
OHOH
O
alcóxido 2
alcóxido 3
-CN +
A adição de Michael envolve a reação entre ânions de carbono
estabilizados e olefinas conjugadas como atratores de elétrons,
esta reação é conhecida como adição 1,4.
Esquema geral:
Adição de Michael
46
Esquema geral:
OEt
O
+
EtO OEt
O O
EtONa (cat.)
EtOH
25oC
EtO OEt
O O
OEtO
Aduto de Michael
70%
Aceptor de
Michael
1
2
3
4
Etapa 1: Adição de Michael
Mecanismo:
OMe
O
H H
+ OH
OMe
O
O
OMe
O
Anelação de Robinson
47
H H
O
OMe
O
O
OMe
O
O
OMe
O
O
H
H
H2O
Enolato
Enolato interm.
Aduto de Michael
Etapa 2: Anelação de Robinson
OMe
O
O
+ OH
OMe
O
O
OMe OMe
Reação aldólica intramolecular
Anelação de Robinson
48
O
O
+ H2O
HO
O
+ OHH
OMe
O
+ H2O
Alcóxido