Mapa Mental

ADIÇÃO A ALDEÍDOS E CETONAS Reações de Adição Nucleofílica REAÇÕES NUCLEOFÍLICAS PODER NUCLEOFÍLICO alteração principal no substrato envolve o ataque de um nucleófilo espécie reativa reagente nucleofílico ligase a substratos pobres em elétrons substratos que possuem carga positiva ou dipolo positivo poder nucleofílico determinado por carga e polarizabilidade polarizabilidade relacionado ao volume do átomo quanto maior a distância dos elétrons do núcleo maior a facilidade de separação de carga polarização maior a facilidade de doação destes elétrons para centro deficiente em elétrons Nucleófilos fortes espécies carregadas átomos de maior volume enxofre pares de elétrons distantes do núcleo facilmente doados para outras espécies cuidado flúor eletronegatividade muito forte dificulta a doação dos elétrons para outras espécies Nucleófilos fracos espécies sem carga exceção para átomos de grande volume veja enxofre polarizabilidade exceção para flúor alta eletronegatividade 2 Ieda Sonehara CARBONILA polarização da ligação carbono oxigênio geometria trigonal planar pouco impedimento estérico permite tanto reações eletrofílicas como nucleofílicas adição eletrofílica ataque de um eletrófilo sobre o oxigênio adição nucleofílica ataque de um nucleófilo sobre o carbono 3 Ieda Sonehara REAÇÕES NUCLEOFÍLICAS DA CARBONILA MECANISMO GERAL 4 a carbonila de aldeídos e cetonas não é eletrofílica o suficiente para sofrer reação produtiva com nucleófilos fracos necessidade de protonação uso de catalisador ácido Ieda Sonehara REATIVIDADE DE ALDEÍDOS E CETONAS aldeídos cetonas efeito eletrônico carbonila de aldeídos possui maior carga parcial positiva influência de grupos R em cetonas diminui eletrofilicidade efeito estérico volume de grupos substituintes dificulta acesso do nucleófilo ao C eletrofílico 5 aldeídos alquílicos aldeídos aromáticos efeito de ressonância deslocalizando carga positiva Ieda Sonehara ADIÇÃO À CARBONILA NUCLEÓFILOS COMUNS 6 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara REAÇÕES NUCLEOFÍLICAS DA CARBONILA MEIO ÁCIDO possibilita reação com nucleófilos fracos meio ácido protonação da carbonila ataque nucleofílico sobre H ácido formação de espécie carregada eletrófilo mais reativo que carbonila neutra reação possível com nucleófilos menos reativos 7 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara REAÇÕES NUCLEOFÍLICAS DA CARBONILA MEIO BÁSICO formação de nucleófilo forte por desprotonação 8 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara REAÇÕES NUCLEOFÍLICAS DA CARBONILA REVERSIBILIDADE DA REAÇÃO ocorre com adição de reagentes que formam produto com bons grupos abandonadores formam íons estáveis ou moléculas neutras ao abandonarem o substrato bases conjugadas de ácidos fortes estabilização de carga negativa 9 KLEIN D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas 3ª ed v 1 LTC 2017 Ieda Sonehara REAÇÕES NUCLEOFÍLICAS DA CARBONILA MECANISMO ENZIMÁTICO generalização 10 Ieda Sonehara Sítio catalítico grupo básico capaz de desprotonar nucleófilo no início do ataque aumento da nucleofilicidade grupo doador de próton capaz de protonar carbonila aumento da eletrofilicidade do carbono carbonílico efeito indutivo e neutralização de carga negativa formada Adaptado de SODERBERG T Organic Chemistry with a Biological Emphasis Chemistry Publications University of Minnesota Morris Digutal Well 2019 v2 OXIGÊNIO COMO NUCLEÓFILO Hemiacetais e hemicetais Acetais e cetais 11 FORMAÇÃO DE HEMIACETAIS E HEMICETAIS adição de um mol de álcool a um mol de aldeído hemiacetal ou cetona hemicetal atualmente ambos podem ser chamados de hemiacetais reação geralmente catalisada por ácido aumento de eletrofilicidade da carbonila por protonação pode ocorrer em catálise básica aumento da nucleofilicidade do álcool por ionização desprotonação à base conjugada formação do ânion reações reversíveis posição de equilíbrio depende da natureza dos reagentes maior estabilidade de hemiacetaishemicetais cíclicos reação intramolecular separação das funções por 34 C origina anéis estericamente favoráveis 56 membros 12 Ieda Sonehara HEMIACETAIS MECANISMO DE FORMAÇÃO Catálise ácida Ieda Sonehara 13 Catálise básica HEMIACETAIS MECANISMO DE HIDRÓLISE Ieda Sonehara 14 Catálise básica Catálise ácida ASPECTO BIOLÓGICO ALDOSES CETOSES Ieda Sonehara 15 VOET D VOET JG Bioquímica 4ª ed Artmed 2013 forma cíclica de aldoses e cetoses com 5 ou mais C hemiacetal reação intramolecular espontânea em meio aquoso água atua como ácido e base mutarrotação da glicose equilíbrio entre forma de cadeia aberta aldeído e duas formas hemiacetal isoméricas e piranoses FORMAÇÃO DE ACETAIS E CETAIS adição de dois moles de álcool a um mol de aldeído acetal ou cetona cetal atualmente ambos podem ser chamados de acetais reação de hemiacetais e cetais com uma molécula adicional de álcool catálise ácida somente reversibilidade boa conversão necessita deslocamento do equilíbrio para a formação do produto uso de excesso de álcool retirada de água DeanStark hidrólise em meio ácido regeneração de aldeídos e cetonas DEANSTARK solvente forma mistura azeotrópica com água água depositase na parte inferior do Dean Stark pode ser medidoretirado solvente retorna ao balão de reação Ieda Sonehara 16 ACETAIS MECANISMO DE FORMAÇÃO 17 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara estericamente impedido ACETAIS MECANISMO DE HIDRÓLISE Ieda Sonehara 18 ASPECTO BIOLÓGICO LIGAÇÃO GLICOSÍDICA ligação Oglicosídica entre dois monossacarídeos acetal reação entre grupo OH de uma molécula de açúcar e hemiacetal intramolecular de outra molécula Ieda Sonehara 19 NELSON DL COX MM Princícpios de Bioquímica de Lehninger 7ª ed Artmed 2019 ASPECTO BIOLÓGICO LIGAÇÃO GLICOSÍDICA Mecanismo bioquímico 1ª etapa ativação do hemiacetal para formação de grupo abandonador grupo glicosila ativado glicosilfosfato ou glicosil UDP 2ª etapa ataque nucleofílico pelo álcool do segundo açúcarmolécula Ieda Sonehara 20 VOET D VOET JG Bioquímica 4ª ed Artmed 2013 Adaptado de BUGG TDH Introduction to Enzyme and Coenzyme Chemistry 3rd ed John Wiley Sons 2012 ASPECTO BIOLÓGICO LISOZIMA Ieda Sonehara 21 Adaptado de BUGG TDH Introduction to Enzyme and Coenzyme Chemistry 3rd ed John Wiley Sons 2012 enzima de mamíferos capaz de hidrolisar ligação glicosídica entre os resíduos NAGNAM da camada de peptidoglicano da parede bacteriana RACIOCÍNIO QUAL O PRODUTO 22 KLEIN D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas 3ª ed v 1 LTC 2017 Ieda Sonehara PRATICANDO 1 23 Obs TsOH ácido ptoluenossulfônico Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 2 Qual o mecanismo das reações apresentadas Em cada uma delas identifique o hemiacetal 24 Ieda Sonehara DESAFIO 1 Qual o produto da seguinte reação Dica a carbonila de ésteres é menos reativa para reações de adição nucleofílica que a de aldeídos e cetonas por quê 25 Grupo de proteção acetal cíclico é facilmente hidrolisado em condições ácidas revertendo ao grupo carbonílico correspondente Desafio parte 2 represente o mecanismo de reação da hidrólise ácida do produto Ieda Sonehara DESAFIO 2 Qual o mecanismo da seguinte reação 26 Ieda Sonehara APLICAÇÃO EM FÁRMACOS DEGRADAÇÃO DE ERITROMICINAS eritromicinas instáveis quimicamente formação de cetal cíclico interno catalizado por ácido inativo não devem ser administrados por via oral minimizado por formulação em comprimidos revestidos 27 Ieda Sonehara claritromicina azitromicina ENXOFRE COMO NUCLEÓFILO ANÁLOGOS SULFURADOS Hemitioacetais Hemitiocetais tioacetais tiocetais Resultado da reação de tióis com aldeídos e cetonas S melhor nucleófilo que O reações mais favoráveis elétrons em átomos mais volumosos são mais facilmente polarizáveis uso de BF3 como catalisador para tornar a carbonila mais eletrofílica 28 reação de tioacetais com Ni de Raney leva à redução total Ieda Sonehara N COMO NUCLEÓFILO Iminas Enaminas 29 IMINAS BASES DE SCHIFF resultado da adição de aminas primárias RNH2 à carbonila de aldeídos ou cetonas seguido de eliminação de H2O desidratação nucleófilo N com par de elétrons livre reação ocorre em faixa de pH restrito 46 N nãoprotonado 30 Ieda Sonehara reversibilidade reação de eliminação catalisada por ácido depende de presença de grupo abandonador saída do melhor grupo abandonador IMINAS MECANISMO DE FORMAÇÃO 31 ácido é necessário para a reação porém sua presença na 1ª etapa leva à perda do nucleófilo Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 cetonas assimétricas formação de dois produtos isoméricos Velocidade de formação de imina em função do pH Ieda Sonehara IMINAS MECANISMO DE HIDRÓLISE 32 Ieda Sonehara PRATICANDO 3 33 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 4 34 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara ENAMINAS resultado da adição de aminas secundárias RNHR à carbonila de aldeídos e cetonas seguida por desidratação catalisada por ácido eliminação de H2O resulta em íon imínio necessita da perda de um próton proveniente do carbono vizinho para tornarse neutro 35 Ieda Sonehara ENAMINAS MECANISMO DE FORMAÇÃO 36 cetonas assimétricas produto principal geralmente é aquele com a dupla ligação menos substituída Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara IMINAS vs ENAMINAS DIFERENÇAS NO MECANISMO ÚLTIMAS ETAPAS 37 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara ASPECTO BIOLÓGICO ALDOLASE frutose16bisfosfato aldolase catalisa a clivagem da FBP formando GAP e DHAP condensação aldólica reversa Etapas da reação ligação do substrato formação de base de Schiff entre Lys e FBP clivagem do aldol formando enamina e liberando GAP tautomerização isomerização com formação de imina seguida de protonação hidrólise da base de Schiff e liberação de DHAP Ieda Sonehara 38 NELSON DL COX MM Princícpios de Bioquímica de Lehninger 7ª ed Artmed 2019 COMPARAÇÃO DE MECANISMOS CETAL IMINA ENAMINA 39 Ieda Sonehara PRATICANDO 5 40 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara PRATICANDO 6 Qual o produto das seguintes reações Represente o mecanismo 41 Ieda Sonehara PRATICANDO 7 Represente o mecanismo das seguintes reações 42 Ieda Sonehara PRATICANDO 8 43 Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 Ieda Sonehara NUCLEÓFILOS DE CARBONO E DE HIDROGÊNIO Cianetos Acetilidas Reagentes Organometálicos HIdretos 44 CIANETOS reação de aldeídos e cetonas com HCN leva à formação de hidroxinitrilas cianoidrinas HCN ácido fraco incapaz de fornecer prótons suficientes para iniciar reação catalisada por ácido ionização parcial fornece ânion cianeto nucleófilo forte uso de soluções aquosas de NaCN ou KCN em ácido fraco tamponado evitase uso de HCN gás tóxico tratamento com base aquosa leva à reversão da reação 45 cianoidrina Ieda Sonehara ACETILIDAS reação de acetilidas com aldeídos e cetonas seguido de acidificação produz álcool inserção de tripla ligação permitindo novas reações Ieda Sonehara 46 COMPOSTOS ORGANOMETÁLICOS REAGENTES DE GRIGNARD reações com aldeídos e cetonas os compostos de Grignard reagem em duas etapas 1ª etapa formação de complexo entre metal e oxigênio 2ª etapa adição de ácido decomposição do complexo metaloxigênio por acidificação da mistura adição de fonte de prótons o reagente de Grignard se decompõe em contato com a água a adição de ácido deve ocorrer somente após o término da primeira reação 47 Ieda Sonehara Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 PRATICANDO 9 Qual o produto e o mecanismo das seguintes reações 48 Ieda Sonehara NUCLEÓFILOS DE HIDROGÊNIO redução de aldeídos e cetonas a álcool de forma simplificada interpretado como ataque nucleofílico de hidreto H seguido por retirada de um próton do solvente ocorre adição de água ou ácido aquoso em uma segunda etapa para formação do álcool 49 Ieda Sonehara Klein D Química Orgânica 2ª ed v2 Rio de Janeiro LTC 2016 PRATICANDO 10 Qual o produto das seguintes reações Represente o mecanismo de reação 50 Ieda Sonehara ASPECTO BIOLÓGICO NADP NADPH hidrogenaçãodesidrogenação biológica coenzima especializada em transferência de hidreto NAD NADP aceptores de hidreto oxidantes NADH NADPH doadores de hidreto redutores Ieda Sonehara 51 VOET D VOET JG Bioquímica 4ª ed Artmed 2013 ASPECTO BIOLÓGICO NADP NADPH substrato cetona e cofator NADPH ligados ao sítio ativo da enzima aminoácido presente no sítio catalítico doa próton para O carbonílico aumento da eletrofilicidade do C carbonílico que sofre ataque de hidreto proveniente do NADPH não ocorre formação de hidreto livre proximidade do centro eletrofílico e C doador de hidreto C4 do NAD Ieda Sonehara 52 Adaptado de SODERBERG T Organic Chemistry with a Biological Emphasis Chemistry Publications University of Minnesota Morris Digutal Well 2019 v2 RESUMO 53 KLEIN D Química Orgânica 2ª ed 2016 adap Ieda Sonehara LEITURA CONSULTA PRÁTICA KLEIN D Química Orgânica 2ª ed v 2 Rio de Janeiro LTC 2016 capítulo 20 aldeídos e cetonas teoria exercícios seções 204 a 2010 54 KLEIN D Química Orgânica Uma Aprendizagem Baseada em Solução de Problemas 3ª ed v 2 Rio de Janeiro LTC 2017 capítulo 5 teoria exercícios seções 52 a 57 Ieda Sonehara REFERÊNCIAS BRUICE PY Fundamentos de Química Orgânica 2ª ed São Paulo Pearson 2014 BUGG TDH Introduction to Enzyme and Coenzyme Chemistry 3rd ed Chichester John Wiley Sons 2012 DEWICK PM Essentials of Organic Chemistry Chichester John Wiley Sons 2006 KLEIN D Organic Chemistry as a Second Language Second Semester Topics 6th ed Chichester John Wiley Sons 2024 KLEIN D Química Orgânica 2ª ed Rio de Janeiro LTC 2016 2v NELSON DL COX MM Princípios de Bioquímica de Lehninger 7ª ed Porto Alegre Artmed 2019 SODERBERG T Organic Chemistry with a Biological Emphasis Chemistry Publications University of Minnesota Morris Digutal Well 2019 v 2 Disponível em httpsdigitalcommonsmorrisumneduchemfacpubs2 v2 Acesso em 28062024 VOET D VOET JG Bioquímica 4ª ed Porto Alegre Artmed 2013 55 Ieda Sonehara