Reações Aldólicas e Enolatos: Guia Completo sobre Aldeídos e Cetonas - Química Orgânica

Capítulo 17 Aldeídos e Cetonas II Reações aldólicas 2 A acidez de hidrogênios de compostos carbonílicos ânions enolato Hidrogênios de carbonos carbonílicos normalmente são acídicos O ânion resultante é estabilizado por ressonância 3 O enolato pode ser protonado no carbono ou no oxigênio As formas enólica e cetônica do composto carbonílico são formadas reversivelmente e são interconvertíveis 4 Tautômeros cetoenólicos Tautômeros cetoenol são isômeros constitucionais que são facilmente interconvertidos na presença de trações de ácidos ou bases A maioria dos aldeídos e cetonas existem predominantemente na forma ceto devido à maior força da ligação dupla carbonooxigênio em relação à ligação dupla carbonocarbono 5 Compostos Dicarbonílicos existem preferencialmente na forma enólica O enol é mais estável pois possui um sistema conjugado além da estabilização do enol por ligações de hidrogênio 6 Reações via enóis e ânions enolato Racemização Um aldeído ou cetona opticamente ativo com um estereocentro no carbono pode racemizar na presença de quantidades catalíticas de ácidos ou bases O enol ou enolato intermediário não possui estereocentro na posição Os mecanismos para a racemização catalisada por ácidos ou bases encontramse ilustrados abaixo 7 8 Halogenação de cetonas Cetonas podem ser halogenadas na posição na presença de um ácido ou base e X2 A halogenação promovida por base ocorre via enolato A halogenação catalisada por ácido procede via enol mecanismo de Lapworth 9 10 Reação do halofórmio A reação de uma cetona metílica com X2 na presença de uma base resulta na halogenação múltipla do carbono metílico 11 Quando cetonas metílicas reagem com X2 em hidróxido aquoso a reação forma um ânion carboxilato e um halofórmio CX3H O ânion trialometila é um gripo abandonador relativamente bom pois a carga é estabilizada pelos três átomos de halogênio 12 A reação aldólica adição de ânions enolatos à aldeídos e cetonas O acetaldeído dimeriza na presença de hidróxido de sódio diluído à temperatura ambiente O produto é chamado de aldol porque possui as funções aldeído e álcool 13 A reação ocorre com formação do ânion enolato 14 Desidratação do produto aldólico Se a mistura reacional da reação aldólica for aquecida ocorre a desidratação formando um composto carbonílico insaturado A desidratação é favorecida pois o produto é estabilizado por conjugação do alceno com o grupo carbonila Em algumas reações aldólicas o produto aldol não pode ser isolado devido à desidratação rápida que forma um composto carbonílico insaturado 15 Reações aldólicas com cetonas geralmente são desfavoráveis pois o equilíbrio favorece o reagente O uso de um aparato especial que remove o produto da mistura reacional permite o isolamento do produto em bons rendimentos A reversibilidade da reação aldólica O produto de condensação aldólica sofrem reações de retroaldol na presença de bases fortes 16 Condensação aldólica catalisada por ácido Esta reação normalmente leva diretamente ao produto desidratado 17 Condensação aldólica cruzada Reações aldólicas cruzadas reações aldólicas envolvendo dois aldeídos diferentes possuem pouca aplicação quando uma mistura de produtos é formada 18 Reações de condensação aldólica úteis Reações aldólicas cruzadas formam um produto quando um dos reagentes não possuem hidrogênios O composto carbonílico sem qualquer hidrogênio é adicionado à uma solução básica e em seguida o composto carbonílico com um ou dois hidrogênios é adicionado lentamente A desidratação geralmente ocorre imediatamente especialmente se resultar em um sistema conjugado 19 Reação de condensação de ClaisenSchmidt A reação aldólica cruzada na qual um reagente é uma cetona é chamada de reação de ClaisenSchmidt O produto da autocondensação da cetona não é obtido pois o equilíbrio não é favorável Step 1 HO HCH2CCH3 CH2CCH3 CH2CCH3 HO H Enolate anion In this step the base a hydroxide ion removes a proton from the α carbon of one molecule of the ketone to give a resonancestabilized enolate anion Step 2 C6H5CH CH2CCH3 C6H5CHCH2CCH3 An alkoxide anion The enolate anion then acts as a nucleophile as a carbanion and attacks the carbonyl carbon of a molecule of aldehyde producing an alkoxide anion Step 3 C6H5CHCH2CCH3 OH C6H5CHCH2CCH3 OH The alkoxide anion now removes a proton from a molecule of water Step 4 C6H5CHCHCCH3 C6H5CHCHCCH3 HO C6H5CHCHCCH3 HO HO 4Phenylbut3en2one benzalacetone Dehydration produces the conjugated product 21 Condensação com nitroalcanos Os hidrogênios de nitroalcanos são ligeiramente ácidos pKa 10 pois o ânion resultante é estabilizado por ressonância Os ânions de nitroalcanos podem sofrer reações semelhantes às aldólicas com aldeídos e cetonas O grupo nitro pode ser facilmente reduzido ao grupo amino 22 Ciclizações a partir de condensações aldólicas Reações intramoleculares de compostos dicarbonílicos formam preferencialmente anéis de 5 e 6 membros Na reação abaixo o carbono carbonílico do aldeído é atacado preferencialmente porque um aldeído é estericamente menos impedido e mais eletrofílico do que uma cetona 23 Enolatos de lítio Na presença de uma base muito forte eg LDA a formação do enolato é irreversível ases fracas como o hidróxido de sódio produzem apenas uma pequena quantidade do enolato 24 Formação regiosseletiva de enolatos Cetonas assimétricas podem formar dois enolatos diferentes O enolato termodinâmico é o enolato mais estável ligação dupla mais substituída Uma base fraca favorece o enolato termodinâmico pois ocorre a formação de um equilíbrio entre os dois enolatos O enolato cinético é o enolato que se forma mais rapidamente e geralmente é o enolato com a ligação dupla menos substituída Uma base forte estericamente impedida como por exemplo LDA favorece a formação do enolato cinético 25 A composição da mistura de enolatos formados em condições cinéticas diferem daquela formadas em condições termodinâmicas O próton em menos impedido é removido rapidamente pela base ex LDA resultando no enolato cinético menos impedido Em condições termodinâmicas o enolato mais substituído predomina Cetona Condições Composição do enolato O LDA DME 78 oC Ph3CLi DME 78 oC Ph3CLi DME tBuOK tBuOH O O 1 9 99 91 90 93 10 7 O O O LDA THF 78 oC Ph3CLi DME 0 87 100 13 26 Enolatos de lítio nas reações aldólicas dirigidas Reações aldólicas prosseguem eficazmente que uma cetona é inicialmente desprotonada com uma base forte como por exemplo LDA e o aldeído é adicionado lentamente ao enolato 27 Uma cetona assimétrica pode ser desprotonada seletivamente com LDA formando o enolato cinético o qual reagirá com o aldeído formando majoritariamente um produto 28 Alquilação direta de cetonas através do enolato de lítio Os enolatos também podem ser alquilados com haletos de alquila por uma reação de SN2 Cetonas assimétrica podem ser alquiladas na posição menos substituída caso o LDA seja utilizado como base 29 Selenilação uma metodologia para a síntese de compostos carbonílicos insaturados Um enolato de lítio pode ser selenilado com brometo de benzilselenila 30 A selenil cetona é convertida ao composto carbonílico insaturado a partir da reação com peróxido de hidrogênio A eliminação de selenóxido produz o composto carbonílico insaturado O reagente deve conter hidrôgenio em relação ao átomo de selênio 31 Adições a aldeídos e cetonas insaturados Aldéídos e cetonas insaturados podem reagir por adições 12 ou 14 conjugadas O carbono carbonílico e o carbono são eletrofílicos e podem reagir com nucleófilos 32 Nucleófilos fortes como os reagentes de Grignard favorecem a adição 12 enquanto que os nucleófilos fracos como por exemplo cianetos ou aminas favorecem a adição 14 The nucleophile attacks the partially positive β carbon In two separate steps a proton is lost from the nitrogen atom and a proton is gained at the oxygen Enol form Keto form 34 Adição conjugada de organocupratos Os organocupratos são adicionados quase exclusivamente de forma conjugada a aldeídos e cetonas insaturados 35 Adições de Michael adição 14 A adição de um enolato a um composto carbonílico insaturado geralmente ocorre de forma conjugada Esta reação é chamada de adição de Michael 36 A anelação de Robinson pode ser utilizada para a formação de um anel de seis membros em um anel já existente A anelação de Robinson envolve uma adição de Michael seguida de uma condensação aldólica para fechar o anel