Atv e Mapa Mental

REAÇÕES DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS E DERIVADOS Substituição Nucleofílica Acílica AdiçãoEliminação SUBSTITUIÇÃO ACÍLICA ADIÇÃOELIMINAÇÃO reações envolvendo carbonila de ácidos carboxílicos e derivados processo real adiçãoeliminação deve ser representado sempre com as etapas de adição e eliminação embora o resultado final possa ser visualizado como uma SN2 2 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara REGRAS GERAIS regra de ouro após ataque à carbonila sempre procurar regenerar a carbonila porém nunca expelir H ou C 3 1 pode ser necessário uma etapa de transferência de próton no ínício do mecanismo antes do ataque do nucleófilo 2 etapas de transferência de próton podem ou não ser necessárias no meio do mecanismo após o ataque à carbonila porém antes de sua regeneração 3 uma etapa de transferência de próton pode ou não ser necessária ao final do mecanismo após a regeneração do grupo carbonílico Ieda Sonehara EXEMPLOS 4 não há necessidade de transferência de próton uma transferência única de próton necessária ao final do mecanismo Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas Vol 2 3ª ed LTC 2017 Ieda Sonehara EXEMPLO 5 transferências de prótons necessárias em vários momentos do mecanismo Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas Vol 2 3ª ed LTC 2017 Ieda Sonehara EXEMPLO 6 o segundo ataque só é possível se houver possibilidade de regeneração da carbonila lembrar que não se pode expulsar H ou C Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas Vol 2 3ª ed LTC 2017 Ieda Sonehara REATIVIDADE depende da natureza do grupo abandonador aumento da reatividade possível com reações em meio ácido reações de ácidos carboxílicos ésteres e amidas aldeídos e cetonas não possuem grupo abandonador sofrem reações de adição 7 Composto Grupo Abandonador Reativos bons grupos abandonadores Haletos de Acila Cl Br Tioácidos HS Tioésteres RS anidridos RCOO Moderadamente reativos bons grupos abandonadores por protonação Ácidos H2O HO Ésteres ROH RO Amidas NH3 NH2 RNH2 R2NH Nãoreativos grupo abandonador pobre aldeídos H cetonas R Reatividade Ieda Sonehara ANIDRIDOS DE ÁCIDO HALETOS DE ACILA mais reativos entre os derivados de ácido possuem os grupos abandonadores mais estáveis possível preparação de todos os derivados de ácidos carboxílicos a partir de haletos de acila Síntese de haletos de acila reação de ácido carboxílico com cloreto de tionila SOCl2 transforma OH em excelente grupo abandonador fonte de íons cloreto para ataque à carbonila obtenção de cloreto de acila 9 Ieda Sonehara CLORETO DE ACILA SÍNTESE 10 gás naturalmente perdido do meio reacional deslocamento da reação Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara REAÇÕES DE HALETOS DE ACILA 11 py piridina base ácido carboxílico éster amida álcool primário álcool terciário cetona dialquilcupratos de lítio são nucleófilos de C menos reativos que reagentes de Grignard não reagem com cetonas Ieda Sonehara Adaptado de Klein D Organic Chemistry as a Second Language Second Semester Topics 4th John Wiley Sons 2016 MECANISMOS HIDRÓLISE formação de ácido carboxílico hidrólise de haletos de ácido piridina py sequestrante de HCl impedindo sua participação em reações secundárias 12 Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas Vol 2 3ª ed LTC 2017 Ieda Sonehara MECANISMOS FORMAÇÃO DE ÉSTER AMIDA formação de éster e amida piridina sequestrante de próton 13 uso de excesso de amina Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas Vol 2 3ª ed LTC 2017 Ieda Sonehara MECANISMOS REDUÇÃO formação de álcoois secundários redução de haletos de ácido formação de cetona após primeiro ataque sofre novo ataque adição nucleofílica HAL LAH fonte de hidreto 14 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara MECANISMOS REAGENTES DE GRIGNARD formação de álcoois terciários reação com reagentes de Grignard formação de cetona após primeiro ataque sofre novo ataque adição nucleofílica 15 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 1 Proponha mecanismos para as reações 16 Ieda Sonehara HALETOS DE ACILA ANIDRIDOS DE ÁCIDO quase tão reativos quanto haletos de acila reações similares às dos haletos de acila grupo abandonador carboxilato estabilizado por ressonância Síntese de anidridos preparados por reação de ácido carboxílico e haleto de acila uso de piridina como sequestrante de HCl não necessário se houver uso de sal de ácido carboxílico íon carboxilato 18 estabilizado por ressonância Ieda Sonehara REAÇÕES DE ANIDRIDOS DE ÁCIDO 19 ácido carboxílico éster amida álcool primário álcool terciário cetona Ieda Sonehara Adaptado de Klein D Organic Chemistry as a Second Language Second Semester Topics 4th John Wiley Sons 2016 EXEMPLO SÍNTESE DE FÁRMACOS ASPIRINA PARACETAMOL 20 Ieda Sonehara Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 PRATICANDO 2 Preveja os produtos principais das seguintes reações 21 Ieda Sonehara ÉSTERES ÉSTERES menos reativos que haletos de acila e anidridos Síntese de ésteres a partir de derivados de ácido mais reativos que ésteres haleto de ácido em presença de piridina anidrido de ácido a partir de ácido carboxílico reação com 1 SOCl2 formação de haleto e 2 álcool reação com álcoois em uma etapa em presença de ácido catalisador equilíbrio de reação desfavorável necessidade de remoção de água ou uso de excesso de um dos reagentes 23 Ieda Sonehara SÍNTESE DE ÉSTERES A PARTIR DE ÁCIDO CARBOXÍLICO reação de ácidos carboxílicos com álcoois em presença de catalisador ácido esterificação de Fisher início com protonação da carbonila aumento de reatividade aumento de eletrofilicidade da carbonila 24 ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Ieda Sonehara SÍNTESE DE ÉSTERES A PARTIR DE HALETOS DE ACILA reação de haletos de acila com álcool maior reatividade melhor grupo abandonador 25 síntese de éster a partir de cloreto de acila ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Ieda Sonehara SÍNTESE DE ÉSTERES A PARTIR DE ANIDRIDOS DE ÁCIDO reação de anidridos com álcool maior reatividade melhor grupo abandonador 26 síntese de éster a partir de anidrido ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Ieda Sonehara SÍNTESE DE ÉSTERES A PARTIR DE OUTROS ÉSTERES transesterificação reação de éster com excesso de álcool possível catálise ácida ou básica 27 síntese de éster por transesterificação ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Ieda Sonehara TRANSESTERIFICAÇÃO MECANISMO DE AÇÃO DO AAS reação de transesterificação entre ácido acetilsalicílico Aspirina e resíduo de aminoácido presente no sítio catalítico da enzima ciclooxigenase levando à inibição enzimática 28 Ieda Sonehara REAÇÕES DE ÉSTERES 29 ácido carboxílico éster amida álcool primário álcool terciário Ieda Sonehara MECANISMOS HIDRÓLISE todos os derivados de ácidos carboxílicos hidrolisam ao ácido carboxílico por ação da água como nucleófilo haletos de alquila e anidridos hidrólise rápida ésteres e amidas hidrólise lenta normalmente necessitando de catálise ácida ou básica hidrólise de ésteres em condições ácidas reverso da reação de esterificação de Fischer hidrólise de ésteres em condições básicas saponificação 30 Ieda Sonehara HIDRÓLISE DE ÉSTERES CATÁLISE ÁCIDA 31 ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Bruice PY Fundamentos de Química Orgânica 2ª ed São PauloPearson 2014 Ieda Sonehara EXEMPLO BIOLÓGICO AÇÃO DE ACETILCOLINESTERASE I 1ª etapa pode ser entendida como transesterificação com perda de álcool colina resulta em enzima acilada esterificada e inativa 32 PATRICK G An Introduction to Medicinal Chemistry 6th ed Oxford 2017 Ieda Sonehara EXEMPLO BIOLÓGICO AÇÃO DE ACETILCOLINESTERASE II 2ª etapa hidrólise do éster com saída de ácido carboxílico ác acético regeneração da enzima 33 PATRICK G An Introduction to Medicinal Chemistry 6th ed Oxford 2017 Ieda Sonehara FÁRMACO INIBIDOR DE ACETILCOLINESTERASE fisostigmina utilizado em tratamento de glaucoma e doença de Alzheimer 34 PATRICK G An Introduction to Medicinal Chemistry 6th ed Oxford 2017 Ieda Sonehara HIDRÓLISE DE ÉSTERES HIDRÓLISE BÁSICA SAPONIFICAÇÃO nucleófilo hidróxido reação irreversível formação de ânion carboxilato ao final não há catalisador base é reagente após término da reação é necessário adição de ácido diluído para isolar o ácido carboxílico 35 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara EXEMPLO SABÃO Sabão dissolução de óleo em água através da formação de micelas Ieda Sonehara 36 produção de sabão a partir de gorduras e óleos triacilgliceróis por hidrólise básica Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 MECANISMOS REDUÇÃO formação de álcoois secundários formação de cetona após primeiro ataque sofre novo ataque adição nucleofílica HAL LAH fonte de hidreto 37 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara MECANISMOS REAGENTES DE GRIGNARD 38 formação de álcoois terciários reação com reagentes de Grignard formação de cetona após primeiro ataque sofre novo ataque adição nucleofílica Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 3 Proponha mecanismos para as reações 39 Ieda Sonehara ATIVIDADE AVALIADA 2 pts Esta atividade pode ser realizada em duplas Instruções Escolha um fármaco que possua pelo menos 14 carbonos e função ácido carboxílico ou derivado exceto amida apresente seu nome oficial represente sua estrutura química e complete as tarefas abaixo 1 Identifique pelo nome as principais funções químicas presentes na estrutura do fármaco 05 2 Siga as instruções abaixo se necessário use HCl como catalisador 15 pt Se o seu fármaco possui ácido carboxílico represente o mecanismo e produto de uma reação deste grupo com isopropanol Se o seu fármaco possui cloreto de ácido ou anidrido represente o mecanismo e produto de uma reação deste grupo com benzilamina Se o seu fármaco possui éster represente mecanismo e produto de uma reação deste grupo com butan2ol Caso seu fármaco possua mais de uma das funções especificadas acima escolha uma delas e siga as instruções correspondentes AMIDAS dentre os derivados de ácido carboxílico são as menos reativas sintetizadas a partir de haletos de acila anidridos de ácidos e ésteres reação de amônia aminas primárias e amidas secundárias com derivados de ácidos carboxílicos necessidade de remoção de próton do nucleófilo de nitrogênio no decorrer da reação não ocorre com aminas terciárias reação com ácido carboxílico formação de sal entre ácido e amina ataque nucleofílico possível somente com aquecimento do sal de amônio 41 Ieda Sonehara SÍNTESE DE AMIDAS A PARTIR DE HALETOS DE ACILA necessidade de excesso de amina consumo de amina pelo ácido formado pelo grupo abandonador grupo abandonador base conjugada X forma ácido por protonação durante a reação HX reagindo com a amina formação de sal 42 síntese de amida a partir de cloreto de acila Ieda Sonehara SÍNTESE DE AMIDAS A PARTIR DE ANIDRIDOS necessidade de excesso de amina consumo de amina pelo ácido formado pelo grupo abandonador grupo abandonador base conjugada X forma ácido por protonação durante a reação HX reagindo com a amina formação de sal 43 síntese de amida a partir de anidrido Ieda Sonehara SÍNTESE DE AMIDAS A PARTIR DE ÉSTERES dois possíveis grupos abandonadores alcóxido ou amina saída de amina melhor grupo abandonador não leva a progresso da reação eventualmente ocorre saída de alcóxido 44 Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas 3ª ed v2 LTC 2017 Ieda Sonehara DESAFIO Represente um mecanismo plausível para a reação abaixo 45 Ieda Sonehara REAÇÕES DE AMIDAS HIDRÓLISE amidas sofrem hidrólise ácida ou básica mais lenta em relação a ésteres menor reatividade da carbonila ao ataque nucleofílico amida nãobásica ressonância do par de elétrons livre do N com a carbonila hidrólise ácida ataque nucleofílico da água sobre a carbonila protonada hidrólise básica segue mesmo mecanismo dos ésteres necessita condições vigorosas 46 Ieda Sonehara HIDRÓLISE DE AMIDAS CATÁLISE ÁCIDA 47 Bruice PY Fundamentos de Química Orgânica 2ª ed São PauloPearson 2014 ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Ieda Sonehara HIDRÓLISE DE AMIDAS CATÁLISE BÁSICA 48 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara EXEMPLO BIOLÓGICO HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DE PENICILINAS INATIVAÇÃO 49 ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA ATAQUE À CARBONILA REGENERAÇÃO DA CARBONILA Ieda Sonehara REAÇÕES DE AMIDAS REDUÇÃO amidas comportamse de forma diferenciada redução da carbonila a grupo metileno com retenção do grupo amínico presença de grupos abandonadores mais eficientes que amida formação de íon imínio reduzido a amina secundária 50 Klein D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas 3ª ed v2 LTC 2017 Ieda Sonehara NITRILAS síntese de nitrilas reação de haleto de alquila com cianeto reação SN2 ocorre com haletos primários e secundários hidratação de nitrilas resulta em amidas condições ácidas ou básicas há ataque à carbonila porém não há necessidade de saída de grupo abandonador regeneração de carbonila ocorre por transferência de prótons 51 Ieda Sonehara HIDRÓLISE DE NITRILAS MEIO ÁCIDO 52 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara HIDRÓLISE DE NITRILAS MEIO BÁSICO 53 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 4 Proponha mecanismos para as reações abaixo 54 Ieda Sonehara PRATICANDO 5 Preveja os produtos das reações abaixo 55 Ieda Sonehara PRATICANDO 6 1 Qual o produto principal de cada uma das reações abaixo 56 2 Complete as reações abaixo com os reagentes necessários Ieda Sonehara PRATICANDO 7 57 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 8 Proponha sínteses eficientes para cada uma das transformações abaixo 58 Ieda Sonehara REFERÊNCIAS BRUICE PY Fundamentos de Química Orgânica 2ª ed São Paulo Pearson 2014 BRUICE P Y Organic Chemistry 4th ed PrenticeHall 2003 CHALONER P Organic Chemistry a mechanistic approach Boca Raton CRC Press 2015 DEWICK PM Essentials of Organic Chemistry Chichester John Wiley Sons 2006 KLEIN D Organic Chemistry as a Second Language Second Semester Topics 4th ed Chichester John Wiley Sons 2016 KLEIN D Química Orgânica 2ª ed Rio de Janeiro GenLTC 2016 v 2 59 Ieda Sonehara ATIVIDADE AVALIADA 2 pts Esta atividade pode ser realizada em duplas Instruções Escolha um fármaco que possua pelo menos 14 carbonos e função éster amida ou nitrila apresente seu nome oficial represente sua estrutura química e complete as tarefas abaixo 1 Identifique pelo nome as principais funções químicas presentes na estrutura do fármaco 05 2 Represente a reação de hidrólise da função éster ou amida se necessário use HCl como catalisador 15 pt AMIDAS E NITRILAS FÁRMACO S22clorofenil267diidro4Htieno32cpiridin5ilacetato Haleto de alquila tioeter amina e ester FÁRMACO diazempam 7cloro1metil5fenil13diidro2H14benzodiazepin2ona Haleto de alquila amida imina Scheme 1 Proposed mechanism for the synthesis of 22chlorophenylquinazolin43Hone derivatives 3at