A. Isenmann
10
Princípios da Síntese Orgânica
Química orgânica dos elementos representativos
Este capítulo pretende dar uma vista geral sobre as reações mais importantes da química
orgânica que envolvem elementos além dos “comuns”, quer dizer, elementos além de
nitrogênio, oxigênio, enxofre e os halogênios.
A maioria dos elementos da tabela periódica tem um pronunciado caráter metálico. Neste
texto introdutório tentamos resumir a grande variedade de elementos que fazem ligação com o
carbono, destacando os pontos em comum e tendências entre elementos semelhantes. As
particularidades de cada tipo de ligação E-C e uma discussão da grande variedade estrutural
dos seus compostos orgânicos, naturalmente, não podem ser atendidas. Isso deve ficar assunto
da literatura especial 399.
Também não podemos entrar no mundo colorido e diversificado dos complexos orgânicos dos
metais de transição (grupos 3 a 10), onde os elétrons d do metal fazem parte essencial das
ligações e determinam a reatividade e utilidade destes compostos na síntese orgânica. Mesmo
sabendo que estes complexos
⇒ representam a base da catálise homogênea (mencionada brevemente na p. 727 para
diante),
⇒ servem para estabilizar espécies orgânicas muito reativas (compostos organometálicos
com carbonos em forma de ligante com dupla-ligação C=M, segundo Fischer e Schrock),
ver p. 218.
⇒ são essenciais em processos industriais de grande escala, tais como
reação de Heck, p. 306
química “oxo”,
reforma e craqueamento do petróleo, p. 76
oxidação de Wacker, p. 636
hidração de Wilkinson, p. 586
a química C1 de Fischer-Tropsch 400,
polimerizações de olefinos por metatese (p. 177) ou inserção de Ziegler, p. 172.
carbonilação de Reppe, p. 190
para somente mencionar alguns que já foram abordados neste livro), eles devem ficar
reservadas à literatura especial 399.
Em resumo, abordaremos aqui os seguintes organometálicos:
•
•
•
•
Do grupo 1 (Li, Na, K),
Do grupo 2 (Mg),
Do grupo 13 (Al, Tl),
Do grupo 14 (Sn, Pb).
399
Ch. Elschenbroich, Organometallics – A concise introduction, VCH Wiley, Weinheim 2003.
A. Isenmann, Química a partir de recursos renováveis, disponível no site
http://www.timoteo.cefetmg.br/site/sobre/cursos/quimica/repositorio/livros/
400
679
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Podemos desistir dos metais representativos dos grupos 15 (As, Sb, Bi) e 16 (Se, Te) que têm
atualmente menos importância na síntese, ao mesmo tempo sua química é tão diversificada
que o iniciante corre perigo de se perder.
Sem dúvida alguma, os metais dos grupos 11 (Cu, Ag, Au) e 12 (Zn, Cd, Hg) não
correspondem ao título deste capítulo, porque não são elementos representativos. No entanto,
seus orbitais do tipo d são completos (10 elétrons) e se encontram em níveis energéticos
relativamente baixos. Portanto, dificilmente se envolvem nas ligações com heteroátomos
inclusive o carbono. Ao mesmo tempo, o nível dos seus elétrons s fica elevado – ao contrário
dos demais metais de transição (onde temos o “par inerte de elétrons s”) – participando em
todos seus compostos orgânicos. Portanto, a químca dos seus complexos orgânicos é muito
semelhante à dos metais representativos e podemos incluir esses metais em nossa discussão,
predominantemente
•
Cu, Zn, Cd e Hg.
Devido à suma importância, não só para as técnicas avançadas na síntese orgânica, mas
também sob aspectos tecnológicos e aplicados, a química dos semi e não-metais de
•
Boro, fósforo e silício,
será discutida no final deste capítulo, de forma mais detalhada (Cap. 10.7 adiante).
Este capítulo se divide em 4 partes:
1. Uma consideração geral sobre a ligação carbono-metal (polarização, estabilidade,
reatividade; cap. 10.1).
2. Uma classificação das sínteses orgânicas mais importantes envolvendo um metal (cap.
10.2).
3. Estruturas típicas dos compostos organometálicos e sua utilidade no laboratório,
organizados por cada metal (cap. 10.3).
4. Sínteses e reações com organoboro, organofosforados e organossilício.
10.1 O caráter da ligação carbono-metal
10.1.1 A ligação carbono-metal: covalente ou iônica?
Todos os organometálicos têm em comum uma polarização, mais ou menos pronunciada, da
ligação metal-carbono, no sentido Mδ+-Cδ-. Essa afirmação geral também vale para os semi e
não-metais B, Si, P e As, quando ligados ao carbono de um grupo orgânico.
Uma classificação grosseira dos organometálicos conforme o tipo de ligação preferencial que
o elemento estabelece com o carbono, covalente ou iônica, certamente é razoável e
justificada, para depois explicar aspectos da sua reatividade.
Figura 35.
Classificação da ligação elemento-carbono, pelos tipos deficitário, covalente
simples, covalente múltiplo e iônico.
680
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Tabela 33. Os organometálicos apresentam-se com as seguintes formas de ligações
covalentes:
Sobreposição
ligante dos AOs
Sigla /
Notação
Característica da
ligação
2e3c
Somente 2 elétrons sobre
a grande área e três
centros implica um
déficit de elétrons e alta
reatividade frente
nucleófilos.
H
M ou
M
C
M
E
M
M
Estab.
termo
din.
Baixa
Exemplo
(H3C)2AlMeMeAl(H3C)2 :
M
σ
Rotação livre em volta do Muito
eixo
alta
B
CH3
M-C
π
Rotação impedida; 1
plano de nó ao longo do
eixo.
Alta
Rotação impedida; 2
planos de nó ao longo do
eixo.
Média
(CO)5Cr=CR2
Carbeno de Schrock
Μ=C
δ
Μ≡Μ
R4Re
ReR4
2-
Complexos multicêntricos
dos metais de transição.
681
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.1.2 Eletronegatividade e reatividade dos organometálicos
O critério mais importante para caracterizar a polaridade de uma ligação certamente é a
eletronegatividade dos elementos envolvidos. Pelo menos a divisão grosseira na Fig p.19,
entre covalente e iônico podemos entender a base das diferenças nas eletronegatividades dos
átomos vizinhos.
A polarização ou o caráter iônico é provavelmente o argumento mais forte para avaliar a
reatividade do composto organometálico. Ela depende da diferença em eletronegatividade,
∆EN, dos átomos, melhor falado dos grupos participantes.
A primeira escala de eletronegatividade relativa foi calculada por Pauling 401. Refinamentos
foram feitos por Allred e Rochow 402 cujos valores são os mais aceitos hoje (ver tabela
completa, no anexo 2 deste livro).
Tabela 34. Eletronegatividade (EN) dos elementos representativos mais relevantes em
química orgânica. São indicados os valores médios e hibridações mais comuns.
H (2,20)
Li (0,97)
Na (1,01)
K (0,91)
Mg (1,23)
Ca (1,04)
B (2,01)
Al (1,47)
Tl (1,44)
C (2,50)
Si (1,74)
Sn (1,72)
Pb (1,55)
N (3,07)
P (2,06)
As (2,20)
O (3,50)
S (2,44)
Se (2,40)
F (4,10)
Cl (2,83)
Br (2,74)
I (2,21)
Os valores de EN dos metais de transição são muito semelhantes entre si. Observa-se uma
leve tendência de aumento em EN, ao ir para a direita. Todavia, para quase todos esses
elementos achamos uma EN entre 1,4 e 1,7.
A tabela abaixo mostra o caráter iônico calculado a partir da diferença ∆EN de dois grupos
vizinhos. Lembre-se que ∆EN é a quantificação dos efeitos indutivos (efeito +I ou –I,
transmitido pela ligação direta, a ligação σ) que somente se percebe em distância atômica
simples, isto é, entre átomos vizinhos (ver Figura 29 na p. 318).
Tabela 35. Relação entre a diferença em eletronegatividade de dois grupos vizinhos e o
caráter iônico da ligação.
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
∆EN
Caráter
0
3
12
25
40
54
68
iônico (%)
Mais importante para o químico orgânico é obter uma impressão do efeito polarizador que os
metais exercem sobre o carbono do composto organometálico.
Tabela 36. O caráter iônico (em %) da ligação M-C(sp³).
401
402
L. Pauling, J. Am. Chem. Soc., 54 (1932) 3570.
.L. Allred, J.Inorg.Nucl.Chem. 17 (1961) 215.
682
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Metal
Caráter iônico (%)
da ligação C-M
K
Na
Li
Mg
Zn
Cd, Cu
Hg
Ag
51
47
43
35
18
15
9
8
Como as eletronegatividades de carbono e hidrogênio são semelhantes, podemos esperar
também caráter semelhante das ligações, organometálica E-C e hidretos E-H, sendo os
últimos extensamente discutidos nas obras da química inorgânica.
No entanto, o cálculo de ∆EN não deve ser feito somente a base dos valores indicados na
Tabela 34; uma estima confiável da polarizacão da ligação elemento-carbono requer uma
avaliação mais sútil, como será mostrado a seguir.
Eletronegatividade do grupo orgânico
Em primeiro lugar, e ao contrário dos hidretos, temos que lembrar que a eletronegatividade do
carbono depende sensivelmente do grau de hibridação. Como os elétrons s são atraídos mais
fortemente pelo núcleo do que os elétrons p do mesmo período, podemos também esperar
uma EN cada vez maior quanto maior o caráter s do orbital híbrido que o carbono emprega
para fazer a ligação σ(E-C).
Tabela 37. Os valores EN(C) na escala relativa de Pauling, em função da sua hibridação
(Bent, 1961).
Hibridação do carbono
EN do Carbono
Polaridade da ligação E-C
sp³
2,50
Mais covalente
sp²
2,75
sp
3,29
Mais iônico
A ligação M-C em complexos com ligante alquino (isto é, acetilídeos M-C≡CR e carbetos MC≡C-M) são mais polares e termodinamicamente mais estáveis do que complexos com grupo
alquenil (= vinil; M-CH=CR2) ou alquil (M-CR3). Essa discriminação também foi o critério
para a acidez C-H observada nos respectivos alquinos, alquenos e alcanos (QV).
Além deste, podemos esperar uma influência dos vizinhos indiretos, à polaridade da ligação
E-C. Na representação geral dos compostos organometálicos,
LnM-CR3
↔
[LnM]+ [CR3]-
podemos afirmar que
EN(C) é influenciada pelo grau de hibridação do carbono ligado ao M e pelos efeitos
doadores/retiradores de elétrons dos grupos R.
EN(M) é influenciada pela carga do íon metálico e pelos efeitos eletrônicos dos
ligantes L.
Um cálculo acurado de ∆EN(M-C) deve respeitar não só o tipo dos elementos químicos em R
e L, mas também a sua posição relativo ao M e C, o tipo de ligação que fazem com M e C e a
disposição de pares de elétrons não ligantes.
683
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Segue um exemplo que mostra a influência dos átomos vizinhos à eletronegatividade do
carbono. Substituintes muito eletronegativos podem induzir uma carga parcial no carbono
ligado ao metal:
M-CH3
EN(CH3) = 2,31
Ligação quebra mais facilmente; complexo reativo.
M-CF3
EN(CF3) = 3,47
Ligação mais estável; comparável com M-Cl.
(Tendência semelhante nos ligantes –C6H5 verso –C6F5.)
Eletronegatividade do grupo metálico
A eletronegatividade do fragmento complexo metálico, [LnM] que faz a ligação com o
carbono do grupo orgânico depende basicamente de dois fatores:
1. dos efeitos indutivos e mesomêricos dos ligantes L
2. do NOX do metal.
Efeitos I e M dos ligantes no metal
Os seguintes ligantes L aumentam a densidade eletrônica no metal:
fortes doadores de elétrons σ (grupos alquilas; átomos de baixa eletronegatividade);
este efeito é conhecido como +I.
fortes doadores de elétrons π. É o caso quando o átomo ligado ao metal dispõe de
par(es) de elétrons não ligantes. O efeito é conhecido como +M.
Geralmente o efeito doador +M supera de longe um eventual efeito retirador –I. Espera-se a
seguinte sequência na força doadora de elétrons π:
Imido (NR2-) > oxo (O2-) > amido (NR2-) > alcóxido (RO-)
Tais ligantes L aumentam a densidade eletrônica no metal que, por sua vez, se torna menos
apto em receber mais um carbono na esfera coordenativa e atrair os elétrons da ligação M-C.
Para o ligante orgânico isso significa que vai ficar com grande carga negativa quando estiver
ligado a um fragmento [LnM] rico em elétrons. Do complexo como todo, LnM-CR3 ou LnMH, se espera sendo uma fonte de carbânions (CR3-) ou de hidreto (H-).
Ao contrário, quando o grupo –CR3 (ou –H) for ligado a um fragmento metálico pobre em
elétrons, a ligação σ de M-C (ou M-H) é menos polarizada, seu caráter covalente aumenta e
sua estabilidade termodinâmica também. Ao extremo podemos até observar uma inversão da
polarização, para [CR3]δ+ ou H+.
Exemplo: efeito de “Umpolung” em complexos do germânio:
δ+
δ−
Et3Ge
H
δ−
δ+
Cl3Ge
+
C
O
H
H +
C
O
Cl3Ge
C
O-GeEt 3
C
OH
Ligantes que são fortes aceitadores de elétrons π abaixam a densidade eletrônica no metal.
São estes os ligantes CO e NO, por que têm orbitais π* vazios. Nesta situação podemos
esperar a ligação do metal para um vizinho C ou H sendo cada vez mais apolar; no extremo
pode até resultar uma inversão da polarização, onde atribuímos CH3δ+ ou Hδ+.
684
A. Isenmann
Exemplo:
δ+
H-Co(CO)4
(Ao contrário de
Princípios da Síntese Orgânica
δ−
Ácido de Brønsted do cobalto.
Η-Co(PMe3)4 Complexo de cobalto, fonte de hidreto.)
Efeito do NOX do metal
Quanto maior o NOX do metal, maior sua eletronegatividade. Esse aspecto é especialmente
importante em tais elementos que se apresentam em vários NOX diferentes. Um valor EN
maior significa que a diferença ∆EN para um ligante orgânico seja cada vez menor; a ligação
se torna mais covalente e mais estável.
Compare:
EN(Ti+) = 1,62
EN(Ti3+) = 2,04
Nos organometálicos do 6° período temos:
CsR → BaR2 → LaR3 → HfR4 → TaR5 → WR6
EN(Mn+) aumenta
Caráter covalente aumenta
Estabilidade M-C aumenta
Resumindo as considerações sobre a eletronegatividade de grupos
Podemos afirmar que a avaliação da polaridade da ligação M-C a base de eletronegatividades
é um problema bastante complexo. Não é suficiente calcular ∆EN apenas a base dos valores
EN tabelados para os dois átomos que fazem a ligação. Também influenciam na polarização
da ligação e na sua estabilidade e reatividade, as demais particularidades da molécula.
Portanto, é mais correto falar em eletronegatividade de grupos, do que em EN sendo uma
propriedade atômica.
Podemos generalizar sobre a polarização da ligação M-C:
em organilas dos elementos representativos o critério mais pesado para a polarização
Mδ+-Cδ− é o grupo do metal (grupos 1,2,13,14 ou 15)
em organilas dos metais de transição a natureza do ligante orgânico domina o caráter
de M-C.
10.1.3 Critério da polarizabilidade
Um outro importante critério para a reatividade/estabilidade de compostos organometálicos é
a polarizabilidade dos grupos participantes 403.
Do ponto de vista do metal, são principalmente dois fatores que determinam a densidade
eletrônica na camada de valência e, com isso, a facilidade de deslocar os elétrons: a carga do
íon e sua posição vertical (período) na tabela periódica. Mais positivo um cátion, maior o
403
O método físico-químico mais sensível à polarizabilidade em átomos e moléculas é a espectroscopia Raman.
685
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
efeito atrativo do núcleo sobre os elétrons. O resultado é um tamanho pequeno. O oposto é
verdade para os ânions: maior sua carga, então maior é seu raio. Além disso, é trivial que um
elemento quando fica mais baixo na tabela periódica é maior. A polarizabilidade é a facilidade
de deslocar elétrons dentro do seu orbital; é obviamente grande com raios atômicos e iônicos
grandes e baixa carga positiva.
Segundo o conceito de Pearson, também conhecido como princípio HSAB (Hard and Soft
Acids and Bases), o metal representa o centro ácido (= receptor de elétrons) e pode ser
chamado de mole se tiver alta polarizabilidade; ele é duro se tiver baixa polarizabilidade (ver
também p. 40) e alta carga positiva. A mesma classificação vale para o centro básico do
complexo que é, no caso dos organometálicos, o ligante orgânico. Quanto maior a extensão
dos orbitais no átomo ligado ao metal, mais mole.
A polarizabilidade de um átomo/íon deve ser compatível com a polarizabilidade dos
átomos/íons vizinhos, para se obter uma ligação estável.
A experiência mostrou:
Forma-se um complexo especialmente estável quando um ácido duro se alia a uma base
dura, ou um ácido mole se liga com uma base mole 404.
Com este conceito se consegue explicar as afinidades químicas entre certos elementos. Os
altos rendimentos de uma série de sínteses orgânicas se explicam com a preferência das
combinações duro-duro ou mole-mole, enquanto a ligação pode ser de natureza iônica,
coordenativa ou covalente.
Os seguintes pares representam contatos duro-duro (em parêntese um exemplo reacional
típico, no qual o alto rendimento da síntese se explica com a estabilidade da ligação em
destaque):
•
P e O (Wittig, p. 769; Michaelis-Arbusov, p. 792)
•
Ti e O (McMurry, p. 468; Ziegler, p. 164)
•
Al e O (Meerwein-Ponndorf-Verley, p. 604)
•
B e O (hidroboração-oxidação, pp. 160 e 764)
Contatos mole-mole são:
•
Tl e I (taliação de aromáticos, p. 311)
•
Hg e arila (mercuração de aromáticos, p. 311)
•
Pd e arila (Sonogashira, p. 192; Heck, p. 306)
•
Pb/Ni/Hg e S (desenxofrimento redutivo, p. 611; remoção de S-acetais protetores, pp.
406 e 569)
•
Zn e Br (Reformatzky, pp. 394 e 503)
Além destas combinações deve-se mencionar os pares especiais Ni/H , Pd/H e Pt/H, onde a
atração mútua é extraordinariamente grande (p. 586).
404
A teoria de Pearson também diz respeito à distância entre HOMO e LUMO: a distância energética é grande
em caso de átomo, íon ou agrupamento duro e pequena em grupos moles (ver também nota de rodapé 17,
conceito de FERMO).
686
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.1.4 Energia e reatividade da ligação carbono-metal
Na discussão das propriedades dos organometálicos, sejam estruturais ou reacionais, temos
que distinguir entre aspectos termodinâmicos (estável/instável) e cinéticos (inerte/reativo).
Vamos começar com a consideração termodinâmica.
Ligações simples elemento-carbono, encontramos ao longo de toda tabela periódica.
Exemplos:
MgMe2, PMe3, MeBr, [LaMe6]2-, WMe6.
Em geral, os elementos de transição dispõem de uma maior variedade de orbitais; além disso,
têm a capacidade de fazer ligações múltiplas, portanto a avaliação da estabilidade da ligação
E-C requer regras especiais – o que não será discutido aqui. Vamos ficar com os elementos
representativos. Aqui a ligação E-C pode se estabelecer nas formas σ (grupo orgânico
terminal) ou 2e3c (grupo orgânico em ponte; ver Tabela 33). Mais comum é o caso
C(terminal), para o qual podemos estimar a aproximação dos átomos E e C a base dos raios
covalentes. Geralmente podemos concluir: quanto mais próximos os átomos, maior a
sobreposição dos orbitais ligantes, então mais estável a ligação.
A seguinte tabela mostra as distâncias atômicas, r(E-C), conforme a soma dos raios
covalentes dos elementos representativos, d 405. (outros valores de raios covalentes, ver Anexo
2 deste livro).
Tabela 38. Raios covalentes d (em pm) dos elementos representativos e distância para o
carbono em organometálicos; calculados os raios rE = d − rC ( sp3 ) = d − 77 .
Grupos 2, 12
Grupo 13
E
d
r
Be
179
102
Mg
212
Zn
E
Grupo 14
d
r
B
156
79
137
Al
197
196
119
Ga
Cd
211
134
Hg
210
133
E
Grupo 15
d
r
C
154
77
120
Si
188
198
121
Ge
In
223
146
Tl
225
148
E
d
r
N
147
70
111
P
187
110
195
118
As
196
119
Sn
217
140
Sb
212
135
Pb
224
147
Bi
226
149
Em comparação com as estabilidades encontradas em compostos com ligação E-N, E-O e EHal, podemos atribuir fraqueza à maioria das ligações E-C. Mas justamente neste fato se
baseia a utilidade de reagentes organometálicas na síntese orgânica. Geralmente, as
respectivas entropias-padrão da quebra da ligação E-C não se conhecem; portanto, é costume
usar como medida da estabilidade termodinâmica da ligação a entalpia-padrão de formação,
∆H 0f , em vez da entalpia livre de Gibbs, ∆G 0f . (Uma tabela mais abrangente, ver Anexo 2
deste livro.)
405
Essa seleção contém valores médios medidos em vários complexos típicos organometálicos destes elementos.
Fonte: Comprehensive Organometallic Chemistry 1 (1982) 10.
687
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Tabela 39. Entalpias-padrão de formação ∆H 0f (em kJ/mol) e as entalpias médias de
dissociação D ( M − C ) (em kJ/mol), calculadas para alguns metais metilados 406. Em
comparação: as entalpias das ligações M-O e M-Hal.
Grupo 12:
Grupo 13:
Grupo 14:
Grupo 15:
MMe2
M
∆H 0f
MMe3
D
M
MMe4
∆H 0f
D
B
-123
365
Al
-81
M
MMe3
M
∆H 0f
D
∆H 0f
C
-167
358
N
-24
314
274
Si
-245
311
P
-101
276
D
Zn
50
177
Ga
-42
247
Ge
-71
249
As
13
229
Cd
106
139
In
173
160
Sn
-19
217
Sb
32
214
Hg
94
121
Tl
-
-
Pb
136
152
Bi
194
141
B-O
526
Si-O
452
As-O
301
B-Cl
456
Si-Cl
381
Bi-Cl
274
Al-O
500
Si-F
565
Al-Cl
420
Sn-Cl
323
Em comparação:
Representação gráfica das entalpias de formação da ligação M-CH3, da Tabela 39:
406 Dados para M-C: Comprehensive Organometallic Chemistry 1 (1982) 5.
Dados para M-Hal e M-O: Holleman-Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Walter de Gruyter 1985.
688
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Cuidados ao uso dos valores termodiâmicos da ligação M-C
As entalpias de dissociação D , conforme apresentadas acima, somente podem ser usadas sob
restrição na discussão do comportamento térmico dos organometálicos, por que geralmente a
dissociação não leva aos elementos, mas levam a fragmentos maiores e mais complexos.
Esses caminhos de fragmentação sejam ilustrados no chumbo tetrametil:
∆H = −307 kJ ⋅ mol −1
Pb(CH3)4 (g) → Pb (s) + 2 C2H6 (g)
(1)
Certamente, a energia liberada pela formação do etano contribui positivamente ao decorrer
desta reação (além de diminuir a entropia, ∆S – um fator que não levamos em conta por
enquanto). A quebra das ligações ocorre de maneira homolítica (geração de radicais). Além
desta reação principal, no entanto, observamos também outros caminhos da decomposição
térmica:
Pb(CH3)4 (g) → Pb (s) + 2 CH4 (g) + C2H4 (g)
∆H = −235 kJ ⋅ mol −1
Pb(CH3)4 (g) → Pb (s) + 2 H2 (g) + 2 C2H4 (g)
∆H = −33 kJ ⋅ mol −1
(2)
(3)
Essa tendência de se formar etileno (ou outros alquenos) é muito mais pronunciada ainda em
compostos orgânicos com grupos R mais compridos. Daí identificamos, além da quebra
homolítica do tipo
R3M-R
→ R3M• + •R,
(4)
uma eliminação β ; no exemplo do chumbo tetraetil podemos formular:
R2C
M
R2HC
CR2
M
H
R2C
CHR2
CR2
+
HH
M
H
(5)
Este caminho, a eliminação β de MH, será discutido mais em detalhe no capítulo a seguir.
Também as médias das entalpias de dissociação, D , devem ser usadas com cautela para
concluir à reatividade do composto organo-metálico. De fato, se tiver vários grupos orgânicos
no complexo metálico, as energias de dissociação dos grupos orgânicos variam bastante e
desviam largamente do valor médio D .
Isso seja mostrado no dimetil mercúrio:
(CH3)2Hg → CH3Hg + CH3;
CH3Hg
→
D1 = 214 kJ/mol
Hg + CH3;
D2 = 29 kJ/mol
Média: D = 121 kJ/mol
Generalizações termodinâmicas dos organometálicos
Em resumo, podemos afirmar para as organilas dos elementos representativos:
1) As energias da ligação E-C não são uniformes, mas variam numa larga faixa.
689
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Exemplos:
Composto
D (M-C) em kJ/mol
Classificação
(CH3)3B
(CH3)3As
(CH3)3Bi
365
229
141
Ligação forte
Ligação média
Ligação fraca
Regra grosseira: D (M-Cl) ≈ 1,5. D (M-C).
2) A energia média da ligação D (M-C) diminui dentro de um grupo da tabela periódica, de
cima para baixo 407. Essa tendência também vale para ligações de M com outros elementos
do segundo período. Isso se deve à crescente diferença nos tamanhos dos orbitais atômicos
envolvidos: quanto mais desiguais, pior a sobreposição dos lobos e mais fraca a ligação.
3) Podemos contar com ligações iônicas quando M é especialmente eletropositivo e/ou o
carbânion é especialmente estável.
Exemplos:
Na+[C5H5]-, K+[CPh3]-, Na+[C≡CH]-.
4) Todos os organometálicos são termodinamicamente instáveis frente ao oxigênio da
atmosfera e à água; a primeira reação se conhece como combustão, a segunda como
hidrólise. As duas liberam energia.
MRn
+
O2
MOm
MRn
+
H 2O
M(OH)n
+
CO2
+
+
n R-H
H2O
∆H0 negativo
∆H0 negativo
No entanto, muitas destas reações são cineticamente impedidas (assunto do capítulo a
seguir).
5) Ligações multicêntricas (geralmente 2e3c) podem formar-se quando a camada de valência
de M contém menos que a metade dos elétrons e quando o cátion Mn+ exerce grande efeito
de polarização. Último critério é dado em cátions duros, quer dizer, relação raio/carga
pequena.
Exemplos:
Li[CH3]4, [Be(CH3)2]n, [Al(CH3)3]2, e todos os boranos; mas não em: K+[CnH2n+1]-
10.1.5 Inércia ou reação rápida?
A estabilidade termodinâmica da ligação M-C, conforme discutida acima, é somente um
critério a ser relevante para a reatividade do composto. Outro argumento importante é a altura
407
Atenção: a tendência oposta se observa nos homólogos dos organometálicos dos metais de transição!
690
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
da barreira de ativação (EA), a ser superada para quebrar a ligação M-C. Este é o critério da
cinética, predizendo reação rápida ou inércia do composto organometálico.
Organometálicos cineticamente inertes
Os complexos inertes têm como característica um ou mais dos seguintes critérios satisfeitos:
1) Camada de elétrons de valência (E.V.) completa. A saturação de E.V. está atingida, no
caso de metais representativos com 8 E.V., no caso de metais de transição com 18 E.V.
Exemplos:
SnMe4
8 E.V.
CpRu(CO)2-Me ; CpMo(O)2-Me
18 E.V.
2) Esfera coordenativa em volta do metal está fechada.
Essa situação se tem com altos números de coordenação, por exemplo em
(bipy)BeEt2 , [WMe8]2- , TaMe5(dmpe).
bipy = bipiridila (ver fórmula mais em baixo); dmpe = 1,2-dimetilfosfinoetano.
3) Ligantes volumosos,
contribuem à inércia do complexo, desde que estes ligantes não deixam vagas na esfera
coordantiva do metal e satisfazem o metal com suficientes E.V. (= citérios 1 e 2).
Especialmente volumosos são Cp* ([C5Me5]- = pentametil-ciclopentadienila), mais ainda o
Mes (= mesitila, C6Me3); os dois fazem complexos π através de todos os carbonos do anel.
Reação com água e alcoóis
Quase todos os compostos organometálicos se decompõem ao entrar em contato com
umidade, ou seja, fazem hidrólise. O tipo de reação que ocorre é ácido-base, onde a parte
orgânica do organometálico sempre representa a base. Os mais reativos reagem com tanta
exotermia que a parte orgânica liberada ao ar pega fogo instantaneamente. Famosos são os
casos de incêndio em fábricas de poliolefinas onde se aplicam compostos organo-alumínio,
para preparar o catalisador de Ziegler-Natta (ver p. 169).
R M +
H OH
R H
+
M + OH-
Entre os poucos compostos organometálicos resistentes à água devem-se mencionar as
organilas de Hg, Pb, Tl e Ag. São mais os impedimentos cinéticos, do que os critérios de
estabilidade de reagentes e produtos, que deixam resistir estes organometálicos frente à água.
Esta propriedade confere alto valor preparativo a estes reagentes, porque não precisam ser
manuseados sob condições anidro (que é caro e mais demorado); até o trabalho em ambiente
aquoso é possível em algumas sínteses!
Já a tolerância frente aos alcoóis é maior do que frente à água. A escolha dos reagentes
organometálicos que podem ser manuseados em álcool é bem maior. Isso tem a ver com a
acidez de Brønsted destes solventes: quanto maior o pKa, maior a tolerância frente ao
organometálico. As organilas dos metais dos grupos 1,2 e 13, no entanto, reagem todos com
metanol, etanol e i-propanol formando os respectivos alcóxidos e hidrocarbonetos, em
analogia à reação mostrada acima.
691
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Influência de outros solvente polares
Pelo dito acima se impede o uso de solventes próticos (água, alcoóis), na grande maioria dos
compostos organometálicos. Solventes polares e apróticos, por outro lado, são bastante
apropriados porque sustentam a ionização do composto organometálico, melhor do que
solventes apolares. Eles conseguem solvatizar os cátions, porque são doadores de elétrons σ.
Isso pode até levar ao abandono dos ligantes do antigo complexo do metal e a troca por
solventes:
Rn M +
n S
SnM
+ n R
Lembre-se que nestes solventes apenas os cátions estão fixados em complexos de solvente,
enquanto os ânions liberados podem ser considerados “nus” o que lhes confere uma
nucleofilia extraordinariamente alta (ver p. 29).
A sequência de solventes nos quais a solubilidade dos organometálicos aumenta é:
Éter de petróleo;
hidrocarbonetos <
éter dietílico
<
THF
< H3CO CH2 CH2 OCH3
Glicoldimetiléter
"glime"
Assim, os éteres do tipo “glime”, melhor ainda aminas rerciárias do tipo TMEDA 409 ganham
a preferência em muitas sínteses. Observa-se um aumento na solubilidade e também um
aumento drástico na velocidade das reações com o organometálico.
Motivos para os organometálicos reagirem espontaneamente
Podemos esperar reação imediata do organometálico quando o complexo tem as seguintes
características:
1) Número de E.V. incompleto
Um complexo metálico fica eletronicamente incompleto quando oferece acesso livre num MO
aceitador (= LUMO de baixo nível energético). Daí nucleófilos (tais como água, alcoóis,
carboxilatos, éteres,...) e radicais (O2 tripleto) do ambiente podem ligar-se ao metal e induzir
reações. Um indicativo de falta de E.V. é a presença de pontes do tipo 2e3c.
Exemplos de organometálicos reativos com falta de elétrons: Al2Me6, TlMe3, TiMe4, WMe6,
VMes3.
2) Camada de E.V. completa e um para de elétrons não ligantes.
Neste caso o complexo tem qualidade de base de Lewis; o HOMO do complexo recebe
eletrófilos (na maioria das vezes H+) ou radicais (3O2). Exemplo: SbMe3.
3) O grupo alquila do organometálico tem um hidrogênio em posição β, ao mesmo tempo o
metal dispõe de um orbital aceitador (LUMO) de baixo nível energético.
Esta é uma das reações mais típicos dos organometálicos!
Reação reversa: hidrometalação; isto é, a inserção de M-H num alqueno ou alquino.
692
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Ao assumirmos um mecanismo sincronizado, conforme esboçado acima, a energia de ativação
dessa reação fica especialmente baixa.
Como esse caminho fica restrito à moléculas com β-H, achamos a explicação porque a
temperatura de decomposição do PbEt4 fica bem mais baixa do que do PbMe4, embora sua
massa molecular ser maior.
Outro exemplo: os seguintes complexos têm temperaturas de decomposição bem diferentes –
o que se deve à possibilidade ou não de fazer eliminação β.
[TiMe4]
Decomposição > -40 °C; bimolecular via abstração de α-H.
Decomposição > -80 °C; intramolecular via abstração de β-H.
[TiEt4]
[Ti(CH2-t-Bu)4]
Não há β-H e a esfera coordenativa está fechada; estável, fusão a +90
°C.
Note que a estabilidade termodinâmica da ligação M-C é praticamente a mesma em cada um
destes complexos!
Outra condição para o decorrer da eliminação β é a presença de um orbital de valência vazio
no metal. Este orbital recebe o elétron do β-H. Portanto, concluímos que o caminho da
eliminação β é é mais fácil para os organometálicos com metais dos grupos 1, 2 e 13
(configuração eletrônica s1, s2, s2p1, respectivamente), do que para os elementos dos grupos
14, 15 e 16 (configuração eletrônica s2p2, s2p3 e s2p4, respectivamente), por sua vez mais
repletos de elétrons próprios.
Caso um complexo organometálico disponha de espaço livre na esfera de coordenação, seria
possível estabiliza-lo por adição de uma base de Lewis. Nesta forma a eliminação β é bastante
prejudicada ou até inibida.
A estabilidade térmica do complexo (bipy)Be(C2H5)2 ,
bipy = di-piridila
Base de Lewis
Ligante
bidentado ,
N
N
por exemplo, aumentou muito. Todos os compostos organometálicos são sujeitos ao ataque
por oxigênio (oxidação para MOn), água e gás carbônico da atmosfera. Podemos afirmar uma
instabilidade termodinâmica frente estes reagentes. Mesmo assim, constatamos grandes
diferenças na facilidade de manuseio dos organometálicos, desde a durabilidade no ar e sob
água, até a ignição imediata ou até explosão quando submetidos a essas condições. Essas
diferenças não se explicam com a termodinâmica, mas com o grau de inércia cinética.
A seguinte comparação mostra claramente essa argumentação diferenciada:
Composto
Entalpia
de Critério
Propriedade
combustão
termodinâmico
Critério
cinético
Zn(C2H5)2
-1920 kJ/mol
Reativo
Instável
Pirofórico
693
A. Isenmann
Sn(CH3)4
Princípios da Síntese Orgânica
-3590 kJ/mol
Instável
Estável no ar
Inerte
Especialmente reativo frente H2O e O2 são aqueles compostos onde o metal dispõe de pares
de elétrons não ligantes ou AOs vazios de baixo nível energético. Além disso, uma alta
polaridade M-C aumenta a vulnerabilidade do complexo.
São muitos argumentos que contribuem na espontaneidade das reações dos organometálicos; a
seguinte tabela deve mostrar a maneira de argumentação, enquanto os argumentos devem ser
ponderados de caso em caso. Afinal é difícil predizer a durabilidade de um novo composto.
Tabela 40. Tab. Reatividade de diversos compostos organometálicos na atmosfera
Composto No ar
Na água
Explicação
Me3In
Pirofórico
Hidrolisa
Vaga nos AOs do In (6 E.V.); alta
polaridade M-C.
Me4Sn
Inerte
Inerte
Boa blindagem do Sn; baixa polaridade MC.
Me3Sb
Pirofórico
Inerte
Par de elétrons livre no Sb, alta densidade
eletrônica e não blindada.
Me3B
Pirofórico
Inerte
Vaga no AO do B fica fechada por
hiperconjugação; baixa polaridade.
(Me3Al)2
Pirofórico
Hidrolisa
Vaga aberta no AO do Al (no monômero);
ataque nucleofílico via Al(3d) no dímero;
alta polaridade M-C.
SiH4
Pirofórico
Hidrolisa
Blindagem estérica insuficiente do Si;
metal relat. rico em elétrons.
SiCl4
Inerte
Hidrolisa
Alta polaridade Si-Cl; Si é pobre em
elétrons; ataque nucleofílico via Si(3d).
SiMe4
Inerte
Inerte
Boa blindagem do Si; baixa polaridade SiC.
10.2 Classificação das sínteses dos metais representativos
Os 15 métodos esboçados a seguir são aprovados para a criação da nova ligação metalcarbono. Para obter uma vista geral sobre esse número elevado de métodos é conveniente
agrupá-los em quatro categorias, lembrando que essa não é a única classificação possível.
Também pode criticar que essas classes não se excluem, quer dizer, dada síntese pode ser
encaixada em uma ou outra categoria.
Todavia, as sínteses a seguir são dadas na ordem de simplicidade e também conforme sua
importância prática.
1. Adição oxidante: Criação da ligação M-C, ao mesmo tempo o NOX do metal aumenta.
Deste tipo são as sínteses 1 a 5, descritas a seguir.
694
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
2. Troca de ligantes: requer dois metais diferentes que trocam entre si os ligantes.
Nesta categoria encaixam as sínteses 6 a 10, descritas a seguir.
3. Inserção: requer um composto orgânico insaturado (alqueno, alquino, aromático;
também carbeno) que é formalmente inserido entre uma ligação metálica:
M-X + C → M-C-X
Deste tipo são as sínteses 11 a 13, descritas a seguir.
4. Eliminação: decomposição térmica ou fotoquímica de um composto organometálico,
sob expulsão de uma molécula volátil e a criação da ligação metal-carbono:
M-X-C → M-C + X↑
Nesta categoria encaixam as sínteses 14 e 15, descritas a seguir.
Vamos amarrar essas formulações abstratas em exemplos e analisar os critérios estruturais
que facilitam um ou outro tipo de reação. A notação curta dos reagentes destas reações (que
na maioria são óxidos ou haletos de metais) é bem unánime na literatura: primeiro o metal e
depois a contraparte negativada. Para os organometálicos, no entanto, a posição do metal não
segue uma convenção rígida: pode-se escrever RnM ou MRn. Aqui escolhemos, por fins
didáticos, a primeira opção.
10.2.1 Adição oxidante no metal
1 Síntese direta.
Metal + haleto orgânico
2 M + n RX → RnM + MXn
ou
2 M + n RX → RnMXn
Exemplos:
2 Li + C4H9Br → C4H9Li + LiBr
Mg + C6H5Br → C6H5MgBr
(Síntese do reagente de Grignard)
A alta exotermia da formação do sal MXn sobrecompensa a energia desfavorável da formação
do composto RnM, na soma proporciona neste tipo de reação um caráter exotérmico. Além
desta, têm-se outras contribuições que influenciam na posição do equilíbrio:
• Energia de rede cristalina, caso um dos produtos se precipite (geralmente o sal MXn ;
LiCl, LiBr,...)
•
Energia de solvatação do produto organometálico, p.ex. PhMgBr(THF)2.
Esse tipo de reação é de natureza radicalar. Um elétron é solto da superfície do metal e
transferido ao haleto orgânico RX, que por sua vez é eletrofílico. Forma-se um radical ânion
de energia elevada, [RX]•-, que se fragmenta em um radical orgânico e um íon haleto. O
695
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
radical orgânico migra à superfície do metal onde é mais uma vez reduzido, formando um
carbânion.
Aqui trata-se então de uma reação heterogênea decorrendo na superfície do metal sólido. O
que sempre acelera reações heterogêneas é a incidência de ultrassom. Além disso, a barreira
energética das etapas descritas pode ser abaixada pela presença de um metal, por exemplo,
cobre:
Catal.: Cu
Me 2SiCl 2 (+ Me3SiCl + MSiCl3)
Si + 2 MeCl
(via formação de R• + CuCl e cloração do radical intermediário R2SiCl•)
Reatividade dos haletos:
R-F (muito estável; geralmente não funciona) < R-Cl < R-Br < R-I.
No entanto, justamente o iodeto pode ser afetado por uma série de reações paralelas:
Síntese direta
H3C
CH2I + 2 Li
Eliminação β
Acoplamento
de Wurtz
Li
CH2
CH3
LiI
+
LiI
+ LiH + etileno
2 LiI +
Além disso, os haletos Br e especialmente o iodeto costuma ser implementados na estrutura
cristalina do produto organometálico:
OR2
R2O
Me
Li
Li
X
Li
Me
R2O
Me
Li
OR2 Estrutura heterocubano;
Reagente organometálico contém sal (por exemplo, [(MeLi]3(LiI)].
Geralmente a “síntese direta” decorre sob consumo completo do metal.
Isso não vale mais para os metais mais pesados (M = Tl, Pb, Bi, Hg), onde a ligação M-C é
especialmente fraca (Tabela 39); a formação do organometálico é bastante desfavorável,
∆H 0f (RnM) > 0, e sua endotermia não é mais compensada pela exotermia da formação do sal
inorgânico.
Para favorecer o balanço termodinâmico e assim a posição do equilíbrio se oferece o seguinte
truque:
1´ Liga metálica + haleto orgânico
A liga pode ser com um metal mais reativo (Na, na ativação de Hg ou Pb) ou menos reativo
(Cu, na ativação do Zn-metal).
Exemplos:
2 Na + Hg
+
2 MeBr → Me2Hg + 2 NaBr ↓
∆H = −530 kJ ⋅ mol −1
696
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
4 NaPb + 4 EtCl → Et4Pb + 3 Pb + 4 NaCl
A força termodinâmica que leva essas reações para frente é a formação do sal que libera tanto
calor que compensa as etapas endotérmicas, ∆H 0f (NaX) << 0.
Em cada uma destes métodos o metal que ganha um vizinho orgânico aumenta seu NOX por
duas unidades. Isso não é diferente na seguinte síntese:
2 Adição oxidante 1,1 de R-X.
Haleto de metal + haleto orgânico
MXn
+
RX → RMXn+1
ou
MLn
+
RX → RMLn
Exemplos:
+2
PbI2 + Me-I
+1
Me-Tl + Me-I
+4
Me-PbI3 .
+3
Me 2Tl-I
Dois radicais, R• e X•, ou então um eletrófilo R+ e um nucleófilo X- adicionam-se ao mesmo
metal. Este metal deve estar disponível em forma de um complexo de baixo número de
coordenação, isto é, com bastante espaço livre na esfera dos ligantes. O resultado desta adição
1,1 é o aumento do NOX do metal e uma inversão da polarização no eletrófilo (“Umpolung”).
A adição 1,1 é típica para os complexos dos metais de transição (que envolvem os elétrons d
para as novas ligações), mas também se conhecem exemplos com complexos subvalentes de
metais representativos.
3 Transferência de elétrons (SET)
Metal não nobre + hidrocarboneto aceitador de elétrons
x M
+
CnHm
→
Mx[CnHm]
(M = alcalino, alcalino terroso; Solvente: THF, NH3(l))
Exemplos:
697
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
2-
2 K
THF
+
2 K+ . THF
10π
THF
Mg
THF
THF
Mg +
THF
THF
Mg +
Mg
2 Cp-Na+
2 Na +
+
n
H2
Diciclopentadieno
O campo de aplicações desta reação, naturalmente, é limitado.
4 Metal nucleofílico + carbono eletrofílico (raro)
a) Geração do metal nucleofílico via clivagem redutora de ligações intermetálicas (M-M, SiSi) ou P-C.
δ+
R3Si-SiR3
C 6F6
2 NaSiR3
+ 2 Na
R3Si-C6F5
δ+
PPh3
NaPh
+ 2 Na
+
NaPPh2
MeI
tolueno
+
Me-PPh2
+
2 NaI
O
(CO)5Mn-Mn(CO)5
+
2
K+
H3C
2-
2
K[Mn(CO)5]-
δ+
Cl
O
C CH 3
(OC)5 Mn
b) Desprotonação de hidretos com bases muito fortes.
δ+
Ph3Sn-H
+ KH
- H2
K[SnPh3]
Et-Br
δ+
CO
OC Fe
Ph3Sn-Et
H
+
n-BuLi
- n-BuH
Li[CpFe(CO)2]
Br
Brometo de alila
CO
OC Fe
10.2.2 Reações de troca de ligantes
Todas as reações de troca de ligantes apresentadas a seguir têm em comum o uso de reagentes
de dois metais diferentes. Elas representam estratégias que permite ao químico uma ampliação
698
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
da lista de reagentes organometálicos comercialmente disponíveis. A estabilidade
termodinâmica do produto organometálico destas reações é maior do que a do material de
partida. Isso geralmente significa que a reatividade do produto é inferior à do material de
partida – desde que não seja impedida cineticamente. Esta estratégia abre então caminho para
ajustar a reatividade (caráter carbaniônico, dureza ou moleza do grupo R) dos
organometálicos, sob medida.
5 Transmetalação
Metal + organometálico
M
+
RM + M´
RM´
Exemplo:
Zn + (CH3)2Hg → (CH3)2Zn + Hg
∆H = −35 kJ ⋅ mol −1
Este método se aplica com sucesso com uma grande variedade de metais: M = álcali, álcali
terroso, Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Se, Te. Condição para bom rendimento em cada caso é o caráter
endotérmico do reagente organometálico RM´. Em nosso exemplo dado ∆H 0f (Me2Hg) = +94
kJ.mol-1. Enfim, o que determina a posição deste equilíbrio é a desigualdade
∆G 0f (RM ) < ∆G 0f (RM ´) .
Outros exemplos:
4 Li + Pb HC
CH2
2
4 Li HC
CH2
2
+ Pb
igualmente: Sn
2 Na
+
SnPh4
2 Na +
SbPh3
NH3(l)
NH3(l)
NaPh + NaSnPh3
igualmente: Pb
NaPh + NaSnPh2
igualmente: P
6 Troca de metal
Organometálico + organometálico
RM
+
R´M´
R´M
+
RM´
Exemplo:
4 PhLi
+
(H2C=CH)4Sn → 4 (H2C=CH)Li + Ph4Sn ↓
Neste, a insolubilidade e precipitação do Ph4Sn desloca o equilíbrio para o lado direito e
proporciona bom rendimento em vinilítio. Outros motivos para um rendimento satisfatório
são elevada volatilidade dos produtos ou a formação de carbânions mais estáveis.
Outros exemplos:
n-BuLi + Bu3Sn-CH2-OR → Li-CH2-OR ↓ + Bu4Sn
associado com contatos Li-O (estável)
P(SiMe3)3 + MeLi (dme) → (dme)Li-P-(SiMe3)2 + SiMe4 ↑
destilação do produto volátil.
699
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
7 Metatese
Organometálico + Haleto de metal
RM
+
M´X
RM´
+
MX
(X = Cl, OR, OAc, OTf)
A metatese pode ser vista como alquilação nucleofílica de M´X. A posição do equilíbrio fica
ao lado direito quando M, o metal no reagente, é mais eletropositivo do que M´, o metal no
produto organometálico. Para RM com metal alcalino esse método fornece excelentes
rendimentos, devido à alta exotermia de ∆H 0f (MX). Portanto, essa reação é uma das sínteses
mais aplicadas dos organometálicos com metais pesados.
Os organometálicos produzidos por este método mostram reatividades inferiores aos
compostos de partida. Isso se mostra tanto na nucleofilia do grupo R como no seu poder
redutor.
Exemplos:
3 Me3Li
2 KCH2Ph
3 Me6Al2
+
+
+
SbCl3
→
Me3Sb
+ 3 LiCl
.
BaCl2 THF → (PhCH2)2Ba(THF)2 + 2 KCl
WCl6
→
Me6W
+ 3 (Me2AlCl)2
Reatividade dos organometálicos de metal eletropositivo, RM:
RK > RNa > RLi(puro) > RLi(+LiX) > RMgX > R3Al > R2Zn > R3Sn-R ≈ R3Sb >
R3Si-R.
Outras sínteses de reagentes organometálicos mencionados neste livro:
• Reagente de Corey-House, onde o cobre marca caráter mole ao grupo orgânico (pp.
521 e 750);
• Preparo de compostos organo-silício e organo-fósforo (p. 808 e 777, respectivamente).
Restrição:
Muitos haletos e óxidos, M´X, especialmente os de metais de transição, reagem com os mais
reativos compostos organometálicos de maneira indesejada: o grupo carbaniônico R, em vez
de ser transferido ao metal M´, efetua a redução do mesmo. Portanto, é essencial para o bom
funcionamento da metatese, balancear cuidadosamente a nucleofilia e o poder redutor do
reagente RM, conforme as necessidades do sal M´X.
Me3Si(C5Me5)
+
NbCl5 → (C5Me5)NbCl4
C5Me5 = pentametil ciclopentadienil ânion.
Me4Sn
+
O3Re-O-ReO3 →
+
Me3SiCl
Mas: redução do Nb5+ usando (C5Me5)Li
Me-ReO3
+
Me3Sn-O-ReO3
Mas: redução do Re7+ usando ZnMe2
8 Troca halogênio-metal
Organometálico + haleto de arila
RM
+
R´X
(M = Li)
(X = Br, I)
RX
+
R´M
700
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Essa reação nos surpreende sob vários aspectos:
• Um organometálico RM, onde o grupo orgânico tem δ-, se transforma em um haleto
RX onde R tem δ+.
• E o haleto R´X (com δ+R´) se transforma diretamente num organometálico (com δ+R´).
• Um haleto orgânico R´X se transforma em um organometálico R´M, embora a
estabilidade termodinâmica do organometálico R´M é apenas moderada.
A explicação do funcionamento desta troca é a maior estabilidade carbaniônica de R´, em
comparação ao R. Sendo assim, a importância prática desta síntese se restringe basicamente
aos haletos aromáticos, ArX (onde X = I, Br, às vezes Cl, nunca F!). O metal M é quase
sempre lítio.
O mecanismo desta reação é interessante: o reagente R´X dispõe de uma ligação C-Hal
bastante polarizável. Em termos de Pearson (conceito HSAB, ver pp. 40 e 685) é uma ligação
mole. Isso implica que o desdobramento dos MOs, σ e σ*, é pequeno (ver nota de rodapé
404). Sendo assim, o LUMO desta ligação, σ*, é de fácil acesso. Isso facilita o ataque pelo
metal nucleofílico. A aproximação do metal ao grupo R´ é relativamente rápida – o que será
importante, como se vê logo abaixo.
Exemplo padrão:
n-BuLi
+
PhI
n-BuI
→
+
PhLi
Essa síntese não está livre de reações paralelas. Suas concorrentes são a alquilação e a
metalação do aromático. No entanto, a troca halogênio-metal é uma reação comparavelmente
rápida, portanto se obtém um bom resultado no sentido da troca Hal-M, ao efetuar esta síntese
a temperaturas baixas (“controle cinético”; ver Figura 12, p. 133).
Novos estudos mecanísticos desta reação apontam num mecanismo radicalar, onde o início é
um SET:
RLi + ArX → [ R• , Li+ , X- , Ar• ] → RX + ArLi
Gaiola de solvente
Fatores que aceleram e favorecem a reação de troca Hal-M:
Grupo X: Br < I
Solvente: Hex << Et2O < THF < HMPT (aumento em polaridade)
Outros exemplos desta síntese extraordinária:
1)
Ar-I
+
Bu-Li
THF
[Ar-I-Bu]- [Li(THF)4]+
decompos.
Li-Ar
+
Bu-I
A decomposição do complexo iodato é induzido pelo ataque do íon Li+ ao carbânion
estabilizado.
2)
BuLi
+
(Me3Si)2CH-Br
Essa também é
Bu-CH(SiMe3)2.
feita
a
→
Bu-Br
temperatura
+
baixa;
(Me3Si)2CH-Li
o
“produto
termodinâmico”
seria
701
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
F
F
+
n-BuLi
n-BuBr +
Li
Br
- LiF
Arina
3)
Na primeira etapa, conforme esperado, Br e Li trocam os lugares. O produto aromático, no
entanto, pode ser decomposto termicamente e fornece uma arina (p. 332), um intermediário
muito reativo que faz inúmeras reações de adição.
4)
R2C=CBr2 +
n-BuLi →
n-BuBr
+
R2C=C(Li)Br
Reagente útil em vinilações.
5)
CH2Br2
+ n-BuLi
n-BuBr + [Li-CH2Br]
Carbenóide
elimin. α - LiBr
[CH2]
O produto da primeira etapa é escrito em colchetes porque geralmente não é o destino final.
Ele sofre eliminação α de LiCl, formando um carbeno que por sua vez é muito reativo e
insere-se em diversas ligações C-H e C-C (ver p. 216).
Atenção desvio mecanístico:
CH2Cl2
n-BuH + [Li-CHCl2]
+ n-BuLi
Aqui não é o haleto que é trocado pelo metal, mas o hidrogênio! A explicação deste desvio é a
menor polarizabilidade da ligação C-Cl, em comparação a C-Br. O orbital σ* (= LUMO) fica
mais alto e então menos acessível para o metal. Por isso ocorre preferencialmente a
desprotonação do cloreto de metileno.
A reação consecutiva, no entanto, é em toda analogia à reaçao do brometo de metileno
mostrado acima:
elimin. α
[Li-CHCl2]
[CHCl]
- LiCl
clorocarbeno
9 Metalação
Desprotonação de substratos orgânicos com elevada acidez C-H (ver diagrama no anexo 2
deste livro).
Reagente: metal, organometálico, amideto de metal ou hidreto de metal.
RM
+
R´H
RH
+
R´M
A grande variabilidade no reagente já indica um número elevado de sínteses que encaixam
esta classe. Em casos de o reagente ser um organometálico podemos afirmar que o equilíbrio
ácido-base fica ao lado direito quando o carbânion formado (R´ө) é mais estável. Compostos
702
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
orgânicos de acidez C-H muito elevada, tais como os acetilenos ou ciclopentadieno, também
podem ser metalados de maneira direta, quer dizer, sob oxidação do metal maciço:
C5H6 (= Cp-H)
+
Na
C5H5Na
→
+
Mais exemplos:
PhNa
+
PhCH3
n-BuLi / hexano
+
C5Me5H
Et-MgCl
+
Ph-C≡CH
KH / THF
+
C5Me5H
NaNH2 / NH3 (l)
+
C5Me5H
Hg[N(SiMe3)2]2
+
acetona
Ti(NMe2)4
+
C5H6 (= Cp-H)
→
H-NMe2
Na / THF
+
Cp-H
→
½ H2
Li / NH3
+
HC≡CH
→
H2
PhH
→
[TMEDA]
+
½ H2.
PhCH2Na
Bu-H
+
LiC5Me5
→
Et-H
+
Ph-C≡C-MgCl
→
H2
+
KC5Me5
NH3
+
NaC5Me5
→
→ 2 H-N(SiMe3)2 + Hg(CH2-CO-CH3)2
+
CpTi(NMe2)3
+ NaCp
+ Li-C≡C-Li
Esperamos um deslocamento à direita do equilíbrio R- + R´H
RH + R´- quando o
reagente R´H tem elevada acidez. A seguinte tabela mostra os valores pKa de alguns dos
possíveis substratos e reagentes.
Me3C-H
47
H2C=CH-CH2-H
36,5
Me2CH-H
44
HC≡C-H
24
MeCH2-H
42
C5H5-H (= Cp-H)
16
CH4
40
H-CCl3
15
C6H6
39
H-C≡N
9,5
Ph-CH3
37
H-CBr3
9
Podemos até construir uma sequência hipotética de reações ácido-base, onde a posição de
todas etapas fica ao lado direito:
Et-Na
C6H6
C6H5-Na
Na+
HC CH
CH2
HC
C- Na +
Cp-Na +
Mas:
703
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Esses valores termodinâmicos da acidez surgem de experimentos perfeitamente equilibrados.
No entanto, na prática eles podem desviar bastante porque não se levou em consideração a
velocidade das desprotonações. O que finalmente decide sobre o sucesso das metalações é a
“acidez cinética C-H”.
Um alto impedimento cinético da metalação pode-se esperar em casos onde o reagente básico
dispõe de uma ligação M-C de elevado caráter covalente. O funcionamento como base
implica o rompimento desta ligação. Alto caráter covalente M-C, por sua vez, podemos
esperar onde o metal cátion é duro (isto é, pequeno e de alta carga); especialmente o íon Li+
tem um forte efeito polarizante ao carbânion.
Solução do problema da inibição cinética:
Efeito do solvente: quando o Li+ ganha molécula(s) de solvente, a ligação Li-C do reagente
básico fica mais frouxa. Isso aumenta a polaridade da ligação e também a basicidade do
composto, já que o carbânion fica mais à disposição para receber o próton. Enquanto benzeno
puro e tolueno não solvatizam o n-BuLi, o acréscimo de pouco solvente quelatizante,
TMEDA = tetrametil etileno diamina, solubiliza o Li+ e aumenta a “basicidade cinética” do
reagente. A metalação se torna viável, quer dizer, a reação ácido-base decorre como a
termodinâmica prediz.
Aminas terciárias têm uma vantagem frente aos éteres quando usadas para solubilizar o
reagente organolítio: eles não reagem de maneira irreversível. Como se vê da Tabela 42 (p.
715), os éteres são atacados pelo reagente organolítio, mais ou menos lentamente. O resultado
desta quebra do éter é sempre um composto com ligação Li-O-R (alcóxido de lítio) que é
bastante estável e pouco reativo em qualquer sentido.
O caráter polar da ligação M-C (que é sinônimo para a basicidade do grupo orgânico deste
organometálico), pode ser realçado drasticamente ao trocar Li+ por K+. Essa, aliás, é a
estratégia que se segue na preparação das superbases de Lochmann-Schlosser, as bases mais
fortes que se conhecem hoje(!):
t-BuO-K+
+
t-BuO-Li +
n-BuLi
+ n-BuK
Complexo superbase
(Li + é mais duro)
t-BuO-Li+ + n-BuK
Ph-CH3
rápido
t-BuO-Li+ + n-BuK
rápido
Ph-CH2
K+
K+
10 Mercuração e taliação
Hg ou Tl eletrofílico + nucleófilo orgânico
MXn
+
RH
→
RMXn-1
+
HX
A princípio as reações dos sais de mercúrio(II) e do tálio(III) são também metalações. A
facilidade da sua execução e os rendimentos superiores às descritas acima, no entanto,
justificam sua referência aparte.
704
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Exemplos:
Hg[N(SiMe3)2]2 + H3C-CO-CH3 → (H3C-CO-CH2)2Hg + 2 HN(SiMe3)2
A síntese funciona, como já visto acima, somente com substratos de elevada acidez C-H:
alquinos, compostos carbonilas e 1,3-dicarbonilados, compostos nitro, halogeno, ciano, etc. O
principal campo de aplicação destes reagentes organometálicos (cuja elevada toxicidade é
inegável), no entanto, são substratos RH aromáticos, de preferência os que são ricos em
elétrons. Sequência em reatividade: benzeno < tiofeno < furano, etc.
HgX2
+
Ar-H
Aromático
rico em e-
- HX
Ar-Hg-X
+ R-H
R2Hg
- HX
Mais convencional é o reagente de mercuração Hg(OAc)2. Com o acetato de mercúrio a
segunda etapa da mercuração, como está mostrada no esquema acima, é difícil e somente
pode ser forçada sob condições mais drásticas.
Hg(OAc)2
+
Ar-H
Solv. MeOH
Ar-Hg-OAc
Cat. HClO4
+
AcOH
A taliação ocorre seletivamente em posição para ao substituinte fornecedor de elétrons neste
aromático ArH. Do ponto de vista do substrato aromático, essas sínteses são do tipo SE
(compare cap. 4.4, p. 311).
Tl(TFA)3
+
Ar-H
→
Ar-Tl(TFA)2 +
TFA-H
; TFA = trifluoroacetato
10.2.3 Inserções de carbono na ligação metálica
A inserção já foi apresentada no contexto das reações de “Aufbau” e “Verdrängung” (p. 165).
11 Hidrometalação
Hidreto + Alqueno (ou alquino)
MH
+
C
C
C
C
M
H
Trata- se de uma adição 1,2 do hidreto metálico ao alqueno (ou em um alquino) – o que
representa a reação inversa da α-H-eliminação em alquilas metalizadas.
Exemplo:
(C2H5)2AlH
+
H2C=CH2
→
(C2H5)3Al
Essa reação é o início da famosa reação de “Aufbau” de Ziegler (ver p. 165).
705
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Existem dois mecanismos concorrentes para esta síntese: um dipolar e sincronizada, outro
radicalar e em etapas.
Critério
Mecanismo sincronizado
Mecanismo em etapas
Caráter do estado
transitório
Cδ- e Cδ+
radicalar
Hidreto de metal
representativo
6 elétrons de valência
(E.V.): X2B-H, X2Al-H.
8 E.V. = completo:
Hidreto de metal de
transiçao
≤16 E.V.:
18 E.V.:
LnZr-H, LnPd-H,...
(CO)4CoH, CpFe(CO)2H,...
Estereosseletividade da
adição
cis
sem seletividade
Regiosseletividade
Metal em antiMarkovnikov.
anti-Markovnikov (= C menos
substituído).
Adição em 1,3-dienos
Adição 1,2.
Adição 1,4
Adição em alquinos
cis
trans
Solvente
polar
apolar
Exemplos:
ver abaixo, reação 1 a 3.
ver abaixo, reação 4 a 6.
hidretos de Si, Ge, Sn, Pb, P.
Explicações:
A regiosseletividade, no caso da adição sincronizada, é via intermediário dipolar e percorre o
seguinte estado de transição:
δδ+
R2Al
R
H
Neste observamos que no local da dupla-ligação C=C se estabelecem dois carbonos de
polarização oposta. O carbono menos substituído é atacado pelo metal positivo, por três
motivos:
1. O reagente M-H é deficitário em elétrons, ou seja, bom eletrófilo
2. Motivo eletrônico: o carbono menos substituído é o local preferido da carga negativa.
3. Motivo estérico: o menos substituído é de acesso mais fácil.
Embora afirmamos um mecanismo sincronizado, a formação da nova ligação M-C geralmente
é adiantada. Os detalhes e as conclusões são apresentados na hidroboração (p. 763). Quem
atrai o hidreto é o carbono mais substituído do alqueno, onde se formou uma polarização
positiva.
A reação radicalar requer uma ativação em forma de um radical iniciador ou luz UV. Aqui
forma-se aquele intermediário onde o radical percebe a maior estabilização (por mesomeria,
deslocalização, etc.). A facilidade de o hidreto adicionar-se à ligação C=C ou C≡C, aumenta
na sequência:
706
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Si-H < Ge-H < Sn-H < Pb-H.
Exemplos:
1)
R
R
MH
+
C
C
C
R
C
+
M H
Produto principal
C
C
H
M
2)
+
[H-BR2]n
BR2
Adição 1,2 (cis)
3)
Ph-C
H
BR2
C-Ph + [H-BR2]n
Adição cis
Ph
4)
Ph3Sn-H + Ini
Ph3Sn
Ph
+ Ini-H
Excesso
Ph3Sn-CH2-CH-Ph
CH2
Ph3Sn + Ph-HC
estireno
Intermediário estabilizado
Ph3Sn-H
Ph3Sn-CH2-CH 2-Ph + Ph3Sn
Radical
sustentador
Excesso estireno
Polimerização
5)
CH3
Ini
Ph3Sn-H +
SnEt3
SnEt3
6)
Ph-C
Adição 1,4
H
C-Ph + H-SiR3
Ini
Adição trans
Ph
12 Carbometalação
Organometálico
+
Ph
SiR3
Alqueno (alquino)
707
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Muito semelhante à hidrometalação, descrita acima, é a carbometalação. No entanto, o
mecanismo radicalar é pouco observado. Então vale o que foi dito acima para o mecanismo
polar da adição 1,2 em alquenos e alquinos:
• é sincronizado,
• esterosseletividade cis,
• regiosseletividade anti-Markovnikov,
• reagente são os organometálicos com falta de elétrons,
• ao contrário da hidrometalação, a carbometalação somente funciona com os metais
representativos mais eletropositivo (Li, Al, Mg).
• com organometálicos dos metais de transição a eletronegativida é menos importante
do que a situação deficitária de elétrons de valência (complexos de Ti, Zr, Ni, Pd,...)
Exemplos:
R´
R´
M-R
+ C
C
C
R´
C
+
C
C
M R
R M
Produto principal
M = metal alcalino, Al ou complexo de metal de transição com 14 ou 16 E.V.
Li
n-Bu
n-BuLi + Ph-C
C-Ph
n-Bu
H
Ph
Ph
Ph
Adição cis
+
H
+
Ph
Bu
n-BuLi
Li
De suma importância industrial é a polimerização coordenativa com catalisadores de Ziegler
(p. 169); também desta categoria é a polimerização do butadieno ou isopreno, formando
borrachas sintéticas. A etapa de propagação da reação “Aufbau” de Ziegler (p. 165), síntese
de 1-alquenos lineares, com 10 a 30 carbonos de comprimento, é outro famoso representante
desta categoria.
Note que a reação reversa da carbometalação não se observa – muito pelo contrário da reversa
da hidrometalação.
13 Inserção de carbenos (menos importante)
Organometálico +
Gerador de carbeno
O carbeno pode ser facilmente inserido na ligaçao M-H ou M-X, enquanto a inserção na
ligação M-C é rara.
Exemplos:
708
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Cl
Me 2SnCl2
+
CH2N2
Me
- N2
Sn
CH2 Cl
Me
Ph3Ge-CBr 2H +
PhHgBr
Ph3GeH + PhHg-CBr 3
Geração do dibromocarbeno por 1,1-eliminação (= α-abstração de Br por Hg)
RHg-Cl +
CR´2N2
OC CO
OC Mo H +
PhSiH3
CH2N2
+ CH2N2
RHg-CR´ 2-Cl
- N2
OC CO
OC Mo CH
- N2
3
H
hν
- N2
Ph
Si
CH3
H
No último exemplo tem-se um complexo com um elemento menos eletropositivo, o que
dificulta a carbometalação. Ativador neste caso deve ser luz UV, então temos o mecanismo
radicalar (ver hidrometalação). Este caminho, no entanto, é muito raro.
10.2.4 Eliminações e decomposição térmica de organometálicos
14 Arilação com sal de diazônio (menos importante)
É uma síntese pouca aplicada na química organometálica – devido ao perigo de explosão.
[ArN2]+Cl- + HgCl2 → [ArN2]+[HgCl3]- → Ar-HgCl, Ar2Hg, Ar-Cl + N2
(depende de temperatura e/ou catalisador)
[ArN2]+Cl- + As(OH)3 → Ar-AsO(OH)2 +
Ácido arilarsônico
N2 + HX (Reação de Bart, p. 864)
15 Decarboxilação / inserção de CO2 na ligação M-H ou M-C (menos importante)
Método especial, restrito aos metais pesados, de preferência Hg:
∆T
HgCl 2 + RCOO- Na+
R2Hg + 2 CO2
Hg(OOCR)2
[(AcO)2As-O-As(OAc)2]
∆T
[Me2As-O-AsMe2] +
2 CO2
709
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Para a pirólise de carboxilatos é favorável um grupo R com substituintes retiradores de
elétrons, tais como R = C6F5, CF3, CCl3, etc. Para a sua reversa, a inserção de CO2 no
complexo metálico, será favorável um sistema repleto de elétrons (com metais dos grupos 11
e 12).
Como caso especial pode ser vista a decomposição térmica de formiatos, pois fornece um
hidreto organometálico (caminho alternativo!):
O
(n-Bu) 3Sn
∆T
C-H
(n-Bu) 3Sn-H +
O
2 CO2
O
LnRh
[LnRh-H] + CO2
C-H
O
10.3 Reações dos organometálicos, organizadas por tipo de metal.
Neste caítulo serão apresentados, para cada metal separado:
• As sínteses mais importantes dos organometálicos; serão referidos os números das
categorias, conforme usados na p. 694.
•
Informações estruturais dos compostos organometálicos mais usados, desvios do
esperado, curiosidades.
•
Sínteses orgânicas onde estes organometálicos são úteis.
10.3.1 Compostos organolítio
Preparo de reagente organolítio
Os organometálicos do Li podem ser preparados pelos métodos 1, 5, 6, 8, 9 e 12. No entanto,
os mais convenientes são 1 (por ser a partir do Li metal; barato) e 9 (por ser com o n-BuLi,
prontamente disponível no comércio):
1
R-X
+
2 Li
9
R-H
+
n-BuLi
1/n [R-Li]n
→
→
1/n [R-Li]n
+
LiX
+
n-butano
O produto técnico mais importante é o n-BuLi, do qual 80% é consumido na polimerização
aniônica de isopreno, formando o cis-poliisopreno com alta seletividade (estrutura idêntica à
da borracha natural):
EtLi Pentano
n-BuLi TMEDA
RnLi
R
Complexos intermediários
Li-alila (ligações σ e π)
LnLi
x
R
710
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
(Sob condições ideais se evita as adições (1,2), (3,4) e (trans-1,4); a única forma de
implementar o isopreno na cadeia polimérica é (cis-1,4), igual na borracha natural).
Todos os compostos com ligação M-C, M = metal alcalino, são altamente sensíveis frente o
contato com o oxigênio atmosférico. Portanto, devem ser manuseados sempre sob atmosfera
inerte (N2, Ar). Ao contrário dos reagentes clássicos de Grignard cuja difícil solubilidade
requer o uso do solvente éter, a maioria das sínteses com compostos RLi pode ser feita em
solventes mais baratos e inertes, tais como hexano.
Analítica
Típico para a maioria dos reagentes organo-lítio é uma porcentagem variável de sal, LiCl,
onde o cloreto substitui uma parte do ligante orgânico. Portanto, é importante na prática
laboratorial, estar ciente da concentração efetiva de lítio que realmente está ligado ao carbono.
A determinação da concentração dos reagentes em solução representou por muito tempo um
problema, já que a titulação direta com um ácido fornece valores muito acima da
concentração verdadeira. Isso se deve à presença de alcóxidos, RO-Li+, que resultam da
reação do reagente R-Li com o oxigênio do ar ou da decomposição do solvente etérico (ver
Tabela 42). A seguinte titulação, no entanto, proporciona uma nítida virada de cor no ponto de
equivalência 408:
O-Li+
O
Ph
N
Ph
H
N-benzilbenzamida
BuLi
THF
Ph
N
incolor
O-Li+
Ph
Li
BuLi
Ph
N
Ph
azul
Concentrações de [RLi] > 0,1 mol.L-1 também podem ser determinadas por meio de 1H-rmn,
usando um padrão interno; os respectivos sinais se esperam entre -1,0 < δ < -1,3 ppm.
Estruturas e caráter das ligações em compostos RLi
A natureza da ligação Li-C é principalmente covalente (!), enquanto a polarização Cδ−—Liδ+ é
considerável. Praticamente todos os compostos organolítio são deficitários em elétrons de
valência (E.V.). Ao extremo temos apenas 2 E.V. no complexo todo; isto é realizado no
composto monomêrico puro, [R-Li]1 (que somente existe a temperaturas altas em fase
gasosa).
O que melhora a situação eletrônica dos complexos organolítio são ligações multicêntricas
(ver Tabela 33) e a associação ou o empilhamento das unidades oligoméricas, [R-Li]n. Essas
ligações, embora não sejam tão estáveis como uma ligação clássica de 2e2c, aumenta o
número de E.V. disponível em cada átomo de Li.
Figura 36.
408
Representação dos MOs acerca da ligação multicêntrica 2e4c no metilítio.
A.F. Burchat, J.Organomet. Chem. 542 (1997) 281-3.
711
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O que plenamente satisfaz o complexo, com 8 E.V., certamente é a complexação de ligantes
doadores de elétrons σ – este geralmente é o papel do solvente, um éter (Et2O, THF, DME 409)
ou uma amina terciária (TMEDA 409).
Mais marcante é a propriedade dos compostos RLi de formar unidades oligoméricas – tanto
no estado sólido como em solução. Isso está mostrado explicitamente no exemplo do
metilítio, a seguir.
O metilítio como sólido apresenta-se cúbico de corpo centrado das unidades [CH3Li]4, onde
as faces dos tetraedros de Li4 são cobertas por 4 grupos CH3.
Figura 37.
409
Unidade estrutural de [CH3Li] 4 em solução e o arrajo no estado sólido.
DME = glime = Dimetil etilenoglicol = Me-O-CH2-CH2-O-Me; TMEDA = Tetrametil etileno diamina
= Me2N-CH2-CH2-NMe2. Os dois são ligantes quelatizantes, doadores de elétrons σ.
712
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A curta distância entre as unidades [CH3Li]4 mostra que os grupos metilas também interagem
com tetraedros vizinhos de Li4. Essas forças intermoleculares são responsáveis para a baixa
valatilidade e a difícil dissolução do MeLi.
No caso da unidade [MeLi]4 identificamos ligações 2e4c, entre os grupos metilas e os átomos
de lítio. O grupo metila não é o único exemplo que pode fazer este tipo de ligação com metais
(ver Figura 35) – na verdade existem para a maioria dos ligantes exemplos de ligações
multicêntricos. As ligações 2e3c são as mais frequentes; a facilidade de estabelecer essas
pontes, no entanto, varia com o tipo de ligante: geralmente achamos a seguinte sequência (a
carga negativa foi deixada, pois neste tipo de ligação o caráter aniônico do ligante é bastante
atenuado):
R2N > RO > Cl > Br > H > I > Ph-C≡C > Ph > Me > Et > i-Pr > t-Bu
Uma estrutura semelhante ao MeLi tem o t-BuLi. Aqui as forças intermoeleculares são mais
fracas, portanto o t-BuLi se dissolve em hidrocarbonetos (o que o MeLi não faz) e também
pode ser purificado por sublimação (a 70° C/ 1 mbar).
O grau de associação depende largamente do tipo de solvente:
Tabela 41. Formas de associações dos compostos organolítio, em dependência do solvente.
RLi
Solvente
Grau de agregação
CH3 Li
Hidrocarboneto
Hexâmero (octaedros Li6)
THF, Et2O
Tetrâmero (tetraedros Li4)
TMEDA 409
Monômero
Cicloexano
Hexâmero
Et2O
Tetrâmero
(t-C4H9) Li
Hidrocarbonetos
Tetrâmero
C6H5 Li
THF, Et2O
Dimero
C6H5CH2 Li (benzila)
THF, Et2O
Monômero
C3H5 Li (alila)
Et2O
alta massa molar
THF
Monômero
THF
Monômero
puro, sem solvente
Polímero
columnares)
(n-C4H9) Li
CpLi (litioceno)
(estruturas
Ao mesmo tempo, essas associações em solução não são fixas, mas podem ser observadas
complexas flutuações intermoleculares entre os grupos orgânicos, parecidas com os reagentes
clássicos de Grignard e descritas lá como “equilíbrio de Schlenk” (ver p. 719).
713
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Sínteses orgânicas e reações típicas dos compostos organolítio
As reações de auto-agregação, conforme descritas acima, certamente influenciam na
reatividade dos compostos organolítio. Em geral afirmamos que a unidade R-Li quando mais
solta, mais disponível ela é para uma síntese química. Portanto, vamos incluir as autoagregações na lista das reações químicas de importância:
Solvente
R´M
[R-Li]n
KO-tBu
Monomerização
hexano < benzeno < Et 2O < THF < DME < TMEDA < HMPT
Complexos "metalatos" (= ânion complexo),
onde o metal mais eletropositivo é o cátion.
Alguns exemplos:
[NaTMEDA]3[LiPh4]; Na[BPh4]; Li[CuMe2]
litiato
borato
cuprato
Base de Schlosser a partir de [Et-Li]6:
H3C
C
H
máxima basiciadade!
Li
O-tBu
Et-K mascarado
K
H
n
Reação com éteres
A quebra de éteres ocorre somente com os compostos organometálicos mais polares (≥ 40%).
O motivo principal desta reatividade é a alta basicidade do composto R-M, mais do que a sua
nucleofilia. Ocorre a desprotonação do éter em posição β, na medida que o grupo R-O- está
sendo abandonado. Segue uma eliminação β, na maioria dos casos uma E2 com tendência à
E1cB.
H
R - M+
+
´R
CH α O
β
C
H2
Eliminação β
R-H
+ R´-CH=CH2
R´´
+
R´´O- M+
Também existe a possibilidade de a base carbaniônica desprotonar a posição α do éter,
mostrado no exemplo do THF:
O
n-BuLi
- n-BuH
O
CH
Li
OLi
> -60 °C
lento
H2C=CH2 +
Rearranjo de W ittig
H
Como se vê nesta reação, um dos produtos é o enolato do acetaldeído, que por sua vez é
dificil ser feito de maneira limpa por desprotonação direta do acetaldeído.
Os compostos R-Na+ e R-K+ reagem rapidamente neste sentido, mas também e infelizmente os
compostos organolítio, por sua vez os reagentes organometálicos mais versáteis. Isso
714
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
certamente restringe a escolha do solvente nas sínteses com compostos RLi, que na maioria
das reações do tipo Grignard (cap. 5.6.1) é de preferência dietiléter ou THF.
No entanto, o ataque dos éteres pelos compostos RLi é devagar. Para a prática isso significa
que esse reagente organometálico pode ser usado em combinação com o solvente etérico, mas
não tem vida de prateleira. A solução deve ser preparada na hora da síntese e a reação
desejada não deve demorar mais do que os tempos indicados na Tabela 42, se não há perdas
em organometálico e demasiada produção de sujeira.
Para dar idéia, seguem os tempos de meia-vida, para alguns sistemas típicos (siglas usadas,
ver nota de rodapé 409). Observa-se reatividade do n-BuLi frente aos éteres mais comumente
usados nas seguintes velocidades relativas (fatores ~ 100 vezes):
DME
>
THF
>
Et2O.
Tabela 42. Tempos de meia-vida do reagente organolítio, em solventes típicos para reações
do tipo Grignard.
Solvente/temp.
THF/-20 °C
THF/+20 °C
THF/+35 °C
THF/TMEDA/-20 °C
THF/TMEDA/ 0 °C
THF/TMEDA/+20 °C
Éter/-20 °C
Éter/0 °C
Éter/+20 °C
Éter/+35 °C
Éter/TMEDA/+20 °C
DME/-70 °C
DME/-20 °C
DME/0 °C
n-BuLi
sec-BuLi
20 min
10 min
55 h
340 min
40 min
t-BuLi
360 min
40 min
480 min
61 min
< 30 min
153 h
31 h
603 min
120 min
2 min
110 min
6 min
H2C=C(OEt)-Li
H2C=C(SiMe3)-Li
> 15 h
17 h
17 dias
11 min
<< 2 min
De qualquer maneira, seria mais barato e mais seguro usar os reagentes organolítio, sempre
que for possível, em solventes hidrocarbonetos inertes (hexano, ciclohexano, tolueno, etc.).
Com o metilítio, por sua vez menos básico e reativo frente aos éteres do que os demais
reagentes organolítio, não ocorre a decomposição do éter. Em vez disso, o organometálico
recebe estabilização do oxigênio que tem o papel de ligante doador de elétrons σ. Portanto,
MeLi forma com Et2O a 25 °C um complexo estável com estrutura de heterocubano:
OEt2
Et 2O
Me
Li
Et2O Me
Li
Me
Li
Li
Me
OEt 2
Desprotonação da amônia
A amônia muitas vezes repõe outros solventes polares quando se pretende executar uma
síntese a baixas temperaturas. Neste caso deve-se levar em consideração a acidez da NH3 –
715
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
mesmo ser baixa (pKa = 33), dá espaço a reações ácido-base com os seguintes reagentes
organometálicos:
RNa, RK e também R-Li.
Com estes ocorre a desprotonação da amônia, formando os amidetos, M+NH2-. Embora esta
seja uma reação da química inorgânica, os amidetos são muito versáteis na síntese orgânica:
todos agem como bases fortes, enquanto a maioria dos alquilamidetos, M+NR2-, representa um
nucleófilo moderado ou até ruim. Uma base frequentemente usada na síntese é
diisopropilamideto de lítio (LDA), comercializada em solução de THF ou em aromáticos (ver
nota de rodapé 307, na p. 484).
Um exemplo onde se faz essa reação ácido-base de propósito é a preparação do LDA:
R
Li + HN(C3H7)2
R H
Li N(C3H7)2
+
LDA
Base forte (pKa = 38)
Nucleófilo ruim.
Reações estereosseletivas:
A maioria das reações com organolítio decorre regio e estereosseletiva. Um exemplo já vimos
com a síntese da borracha poli-cis-1,4-isopreno (pp. 176 e 710).
Ph
Ph
H
R-Li; THF
Adição cis-1,2
Ph
H
Li
R
Ph
H
H
Velocidade da adição varia com o grupo orgânico: Me-Li vs. n-Bu-Li = 1 : 3600
Quanto ao tipo de metal, podemos afirmar sobre a reatividade em adições na ligação C=C (e
C≡C): R-MgX < R-Li < (R3Al)2.
O emprego do ligante quelatizante ,(-)-sparteína, proporciona quiralidade ao reagente
organolítio. Com este complexo, [R1-Li(-)-sparteína], uma carbolitiação (reação 12 ) pode ser
feita com alta enanciosseletividade:
N
Ph
N
(-)-sparteína
R´
R-Li
Ph
Li
H
R
H
R´
H2O, H+
Ph
H
R
H2C
R´
Rendimento: 92%
ee 95%
Com sucesso o organolítio é usado na confecção de novos catalisadores homogêneos:
716
A. Isenmann
2 n-BuLi
Princípios da Síntese Orgânica
+
Li
Catalisador:
TMEDA
Fe
Fe
+ 2 n-BuH
Li
(igualmente: cromo dibenzeno)
Interessante também aqui é a complexação prévia com (-)-sparteína. Com o reagente R-Li
quiral se consegue então complexos de ferroceno quirais.
Em geral:
A
MLn
A
B
B
MLn
Complexos sandwich enancioméricos
Exemplo:
NR2
Fe
Li
N N
n-BuLi
Et2O
-78 °C
O
NR2
Fe
O
Ph2P-Cl
PPh2
NR2
Fe
O
Rendimento: 82%
ee 90%
Criação seletiva de nova ligação C-C:
A utilidade dos reagentes organolítio em reações do tipo Grignard já foi apresentada em outro
lugar (cap. 5.6). Vale relembrar que as duas sínteses a seguir, formando aldeídos e cetonas,
são entre as mais importantes estratégias de ampliar o esqueleto carbônico:
1) H
R-Li
O
NMe2
2) H2O / H+
1) R´-CN
2) H2O / H+
H
´R
O
R
Alternativa à reação de Grignard com o
ortoéster do ácido f órmico.
O
R
Os reagentes organolítio são bastante reativos – portanto pouco seletivos em algumas
aplicações. A quimosseletividade e a diastereosseletividade das reações, ambas podem ser
aumentadas ao trocar o lítio por um metal menos eletropositivo (metatese, reação 7).
Essa transmetalação de Li para Ti, Cu, Mn, Zn, Pd, Ni, etc. foi desenvolvida, principalmente
por Reetz e Seebach (>1980),
717
A. Isenmann
•
•
•
Princípios da Síntese Orgânica
Aumenta a tolerância frente outros grupos funcionais no substrato (organo-Ti tolera –
CN, -NO2, -Br).
Diferencia a reatividade entre grupos funcionais semelhantes (-CHO e –C(O)R, por
exemplo).
Diferencia por meio de controle cinético. Isso pode incluir o controle de estados de
transição diastereotópicos, ao se usar um ligante quelatizante quiral.
10.3.2 Compostos organomagnésio
Entre os elementos da tabela periódica achamos pares cujas propriedades atômicas e também
a reatividade química são muito semelhantes. Esses elementos tipicamente se encontram em
grupos vizinhos e períodos vizinhos e o parentesco é conhecido na química inorgânica como
semelhança diagonal. Evidentemente, temos dois efeitos contrários que se compensam:
1) De cima para baixo o raio iônico aumenta.
2) Do esquerdo para direito a carga iônica aumenta, portanto o raio do íon diminui.
Li
Be
B
C
Na
Mg
Al
Si
O que constatamos aqui é uma química semelhante entre Li e Mg:
• Potenciais iônicos comparáveis,
• Forte caráter covalente nas suas ligações
• Solubilidade em éteres e aminas terciárias
• Preferência do número de coordenação 4 em seus complexos orgânicos R-Li(S)3 e RMgX(S)2 (S = Et2O: eteratos estáveis).
• Tetraedros ligados através das arestas
• Sem solvente: formação de ligações multicêntricas.
Apesar da grande semelhança entre esses íons, em muitos sentidos os compostos do magnésio
são um pouco menos reativos (e mais seletivos) do que sua contraparte do Li.
Preparo de reagente organomagnésio
O preparo dos reagentes de Grignard, R-MgX, é uma das tarefas mais comuns no laboratório,
desde mais de 100 anos. No preparo em escala maior se trabalha em líquidos inertes
(hidrocarbonetos; barato), na presença de pouco solvente S = éteres ou aminas terciárias.
A formação do reagente de Grignard engloba uma cascata de reações que, até hoje, não estão
estudados em todos os detalhes. Isso se deve à grande dificuldade de estudos (cinéticos) em
reações heterogêneas, isto é, reações que acontecem somente na superfície de um sólido. As
medidas de se ativar a superfície do Mg metal para a reação seguem abaixo. O que parece
certo é uma fase inicial radicalar, onde há SET, do metal para o reagente R-X. O produto
primário da reação a seguir é um radical orgânico, R•, que pode ser comprovado por meio de
sequestradores HALS,
718
A. Isenmann
N
O
Princípios da Síntese Orgânica
(compare p. 85):
R-X
Mg
Mg
R-X
SET
e-
Mg
Mg
Mg solv.
R
~ XMg
Mg
MgX solv.
Mg
Em seguida a dessorção dos radicais que ocorre, provavelmente, em sincronia com a
recombinação dos radicais e a acomodação de moléculas do solvente (éter, amina terciária). A
complexação de doadores de elétrons σ é essencial para a mobilização do reagente R-MgX, o
complexo mobilizado é tetraédrico (em analogia aos reagnetes R-Li), contendo duas
moléculas de solvente. Drasticamente falado: sem esse solvente não há reagente de Grignard!
Uma vez em solução, o complexo R-MgX(S)2 é submetido a agregações reversíveis que pode
ter por consequência a troca de ligantes intermoleculares. Este equilíbrio é conhecido como
“Equilíbrio de Schlenk”:
R
2
X
S
S
Equilíbrio de Schlenk (1929)
Mg
Mg
S
S
-S
Mg
+
X
R
S
X
HS
R
+S
R
X
Mg
S
S
Mg
X
+S
R
S+ S
S
Mg
R
X
Mg
S
R
-
S
-S
X
Mg
S
X
R
Mg
X
R
O complexo misto se transforma em complexos uniformes de MgX2 e MgR2; dos quais o
último pode ser concentrado. Na medida que se perde os ligantes de solvente se estabelecem
ligações 2e3c – o resultado é um polímero [MgR2]n:
S
n
X
Mg
S
S
+
X
insolúvel caso
S = dioxano
(polímero)
n
R
-S
R
Mg
Mg
S
R
R
R
R
Mg
Mg
R
R n
Tetraedros ligados pelas arestas
(estrutura do SiS2)
A reatividade de R-X no preparo do reagente de Grignard depende do grupo X, pelo fato de
se ter diferenças em transferir o elétron no SET:
I > Br > Cl >> F, OR.
719
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Em segundo plano também do grupo R, principalmente por razões estéricas:
Alquila > arila, vinila.
Os iodetos orgânicos, apesar de serem os mais reativos, tendem a mostrar certas reações
paralelas, das quais a eliminação β é a mais prominente (= reversa da síntese 11):
t-Bu-I +
+ [H-MgI]
Mg
Em comparação: o t-Bu-Cl reage sem problemas na forma desejada e fornece [t-Bu-MgCl] em
bom rendimento.
Métodos alternativos para os compostos organomagnésio são menos usados:
1)
7
1
Dioxano
[R2Mg]n + MgX2(dioxano) 2
2 RMgX(S)2
2 Mg + 2 R-X
(estequiom.)
pontes de dioxano
insolúvel; precipita.
2)
RMgX(S)2
7
R-Li
R2Mg(S) 2
+
LiCl
3)
EtMgX +
CpH
9
CpMgX(S)
220 °C
vácuo
[(η5-Cp) 2Mg] + MgX2
volátil
destilação
A síntese industrial é via hidrometalação de 1-olefinos, na presença de quantidades catalíticas
de antraceno / TiCl4:
11
100 °C
Mg + H2 + 1-buteno
n-Bu2Mg
pressão
A hidração do magnésio se consegue, sob condições brandas, na presença dos ativadores e
catalisadores, {Mg-antraceno + haleto de metal de transição (TiCl4, CrCl3, FeCl2)}:
Mg
+ H2
{catal.}
20 a 65 °C
MgH2
excesso
H2
{MgH2 (H2) n}
O hidreto MgH2 pode-se tornar importante no próximo futuro, como tanque de hidrogênio.
Podemos notar como curiosidade que nos entremeios do cristal deste hidreto pode-se
acomodar (= solubilizar) mais hidrogênio, do que no mesmo volume de hidrogênio líquido!
No entanto, o armazém reversível de H2 requer, até hoje, temperaturas bastante altas.
720
A. Isenmann
Mg
Princípios da Síntese Orgânica
+ n H2
esponjoso
ativado
{MgH2 (H2) n-1} +
energia
7,7% m/m de H2
Temperatura de decomposição a 1 atm de H2: 284 °C
Formas especialmente reativas do metal Mg
A maioria das reações de Grignard tem um período de indução indeterminado, quer dizer, a
reação não adianta – até o momento de ferir a película protetora de óxido, em cima do metal.
Isso pode ser feito ao oferecer uma quantidade catalítica de reagentes bons para o magnésio
ou via ativação mecânica, no banho de ultrasom. Típicos métodos são:
Mg + um grão de I2; Mg + uma gota de Br2; uma gota de MeI em cima do metal seco e
esquentar; igualmente funciona BrCH2-CH2Br ou CCl4.
Magnésio pirofórico:
300 °C
MgH2
atmosf era: Ar
Mg
+
H2
Método de Rieke:
MgCl 2 + 2 K / THF
Mg (reage também com éteres e até com R-F)
Método de Fürstner:
MgCl 2 + 2 C8K
Mg
depositado em cima
de carvo ativado
Método de Bogdanovic:
Mg + Mg-(antraceno) + TiCl4 (catalítico) + H2 (só em preparados para
hidromagnesização)
Estruturas dos compostos organomagnésio
Também nas estruturas os compostos organomagnésio são semelhantes aos organolítio.
Somente em alta diluição (< 0,1 M) temos monômeros da fórmula R-MgX(S)2, número de
coordenação 4. Já em concentrações elevadas ocorre dimerização que, sem limite nítido,
finalmente leva a cadeias poliméricas.
Nos compostos agregados temos grupos de pontes que são de preferência os haletos,
alcóxidos ou amidetos.
Observamos a seguinte sequência em facilidade de formar pontes:
heteroátomos X (= Hal, O, N) > hidogênio > carbono.
As pontes de H e C são ligações policêntricas, aqui do tipo 2e3c; sua característica é um
déficit de elétrons. Por outro lado, as pontes feitas pelos heteroátomos (haletos) têm outra
qualidade: X- ainda tem pares de elétrons não ligantes que podem ser emprestados para o
metal. Sendo assim, ele pode ser visto como ligante de 4 ou até 6 elétrons que faz
exclusivamente ligações clássicas de 2e2c.
721
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Figura 38.
Exemplos estruturais de compostos organomagnésio. Ambiente preferido do
Mg é a coordenação tetraédrica.
Como já vimos nos compostos organolítio, os reagentes organomagnésio têm na sua maioria
dois tipos de ânions. A parte valiosa na síntese certamente é o carbânion (ou o hidreto).
Portanto, é necessário determinar com um método adequado a concentração de R- (H-) no
reagente. Mais adequada é uma titulação com ditelureto de difenila:
Ph2Te-TePh2
vermelho
+ R-MgX
R-Te-Ph
+
Ph-Te-MgX
amarelo pálido
Reações dos compostos organomagnésio
Os reagentes R-MgX são um pouco menos reativos do que os correspondentes R-Li. Portanto
são mais seletivos e mais tolerantes frente outros grupos funcionais dentro do substrato. Mais
típicas são sínteses com o objetivo de criar uma nova ligação C-C. As reações do tipo
Grignard podem ser vistas, sendo o método principal de construção do esqueleto carbônico da
molécula alvo. Ao mesmo tempo, os grupos funcionais que reagem com os carbânions do
organomagnésio são formalmente reduzidos.
A reatividade dos organomagnésio pode ser atenuada, em analogia aos R-Li, por
transmetalações onde um metal menos eletropositivo entra no lugar do magnésio.
Formação de complexos ~ato
Com outros organometálicos, de preferência LiR ou AlR3, formam-se organometálicos
mistos, onde o complexo contém dois metais diferentes. As ligações nestes complexos têm
alto caráter covalente. Mesmo assim, podemos atribuir uma polarização positiva em um metal
(o mais eletropositivo) e a carga negativa no complexo do outro metal (o menos
eletropositivo). Esse último é denominado de maneira típica de ânions, acrescentando a sílaba
~ato.
No exemplo a seguir consideramos as seguintes eletronegatividades:
722
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Li (1,0) < Mg (1,3) < Al (1,6) < Sb (2,0).
Os reagentes de Grignard comuns também podem ser modificados pela reação de troca de
iodo-magnésio (síntese 8, cap. 10.2.2). Isso deve acontecer a temperatura bastante baixa:
i-PrMgCl +
Ar-Br
+ 40 °C
(em comparação: BuLi + Ar-I
i-Pr-Br +
- 80 °C!
Ar-MgCl
Bu-I + Ar-Li )
Os magnesiatos, por sua vez mais nucleofílicos do que R-MgX, essa reação ocorre já em -30
°C.
10.3.3 A química dos compostos organoalumínio
Os compostos organoalumínio se destacam por
• Eletrofilia muito alta: os complexos “AlR3” têm apenas 6 E.V. – desde que não haja
complexação por moléculas doadoras de elétrons, tais como éteres.
• Esses compostos mostram altíssima reatividade frente oxigênio e água. Os padrões de
segurança no seu manuseio devem ser muito altos, todas as reações ocorrem sob
atmosfera inerte de Ar.
• Isso deixa concluir que a hidroaluminação (11) e a carbaluminação (12) de alquenos e
alquinos ocorra com mais facilidade do que com qualquer outro organometálico.
• A produção técnica destes compostos aproveita do baixo custo do metal Al – o metal
ativo mais barato e disponível em maiores toneladas hoje.
Sínteses técnicas
Conforme sua importância técnica existem métodos especiais para a síntese dos compostos
organoalumínio. Uma rota patenteada pela Hüls AG (Alemanha) leva aos compostos
[(CH3)3Al]2 e [(C2H5)3Al]2. O metal que entra neste processo deve ser preativado, isto é,
removida sua superfície protetora de óxidos. Isso pode ser feito por cominuação com Et3Al.
723
A. Isenmann
4 Al
+
Princípios da Síntese Orgânica
1
6 MeCl
2 Me 3Al2Cl 3
"Sesqui-cloreto"
Me 4Al2Cl 2
+ Me2Al 2Cl 4
2 NaCl
Me 4Al2Cl 2 (l) + 2 Na[MeAlCl3] (s)
Complexo aluminato
x3
6 Na
2 Me 6Al2 + 2 Al + 6 NaCl
O sesquicloreto formado em primeira instância é instável e forma o cloreto e o dicloreto. O
último pode ser removido da mistura ao adicionar sal de cozinha (seco!) que tem o papel de
base de Lewis e precipita o sal de aluminato. O cloreto que se mantém em solução é tratado
com sódio metálico. Ocorre sua redução e os produtos instáveis desproporcionam, liberando
alumínio trialquila e alumínio metálico (o último é reutilizado em ciclo fechado).
Neste processo, o que mais chama nossa atenção é a formação e o desproporcionamento do
cloreto de metilalumínio. A redução deste composto com sódio produz dois radicais que
dimerizam formando um complexo com íons de Al(II) subvalentes, do tipo “Me2Al-AlMe2”.
Este complexo, sem proteção estérica ou eletrônica (por hiperconjugação) é instável, ele reage
com outro complexo do mesmo tipo, formando um composto oxidado, ½ [AlMe3]2, e um
reduzido, Al(0). Somente com grupos R mais ramificados o composto subvalente, R2Al-AlR2,
pode ser isolado.
O segundo método de importância industrial é conhecido como “processo direto de Ziegler”:
Etapa 1: adição oxidante de H2 no organoalumínio leva ao alquilhidreto de alumínio. A
reatividade do metal nesta etapa aumenta quando se usa uma liga com 0,01 a 2% de Ti.
80 a 160 °C
Al + 1,5 H2
+
2 [Et3Al]2 100 a 200 bar
3/n [Et2AlH]n
Etapa 2: hidroaluminação de um alqueno (11) leva ao composto alquilalumínio. Essa etapa é
reversível (a reversa é a eliminação β do hidreto)
80 a 110 °C
1 a 10 bar
3/n [Et2AlH]n +
3 H2C=CH2
3/2 [Et3Al] 2
Na soma:
2 Al
+
3 H2
+
3 H2C=CH2
[Et 3Al]2
O alumínio metal não reage com H2 formando o hidreto AlH3, mas ele reage na presença de
Et3Al para o composto misto [Et2AlH]3 que é solúvel; estrutura:
H
Et 2Al
AlEt 2
H
Al
Et 2
H
pontes 2e3c de H
724
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Este hidreto misto adiciona na segunda etapa alquenos no sentido anti-Markovnikov. No que
diz respeito ao alqueno, podemos afirmar quando menor e menos ramificado, mais estável é o
produto de trialquilalumínio. Deste fato se aproveita na seguinte maneira:
o isobutileno é o alqueno mais ramificado que ainda pode ser hidroaluminado. Em grande
escala se produz assim o triisobutilalumínio, a partir do qual muitos outros compostos R3Al
são acessíveis, onde R é menos ramificado. Em uma reação reversível esses alquenos (por
exemplo, 1-dodeceno, propileno, etileno, etc.) deslocam o isobutileno do complexo metálico.
O triisobutilalumínio é monomérico, enquanto os compostos alquilalumínio com grupos
menores e dimérico, através de duas ligações Al-C-Al do tipo 2e3c.
[i-Bu3Al]
+
[n-dodecil 3Al]
3 1-dodeceno
+
3
Também essa troca de ligantes não ocorre via composto alquilalumínio puro, mas de
preferência através do hidreto misto, [i-Bu2Al-H], conhecido como DIBAL:
i-Bu3Al
β-elimin. de H
- i-butileno
Al
H
Al
Alternativa:
comproporcionamento
de i-Bu3Al com [AlH 3]n
H
Olefina
Al
H
"DIBAL"
H
R C
H
R = alquila
R = fenila
CH2
Al-iBu2
97%
75%
+
R
H
C
CH2
(iBu)2Al
H
3%
25%
Outras sínteses dos compostos organoalumínio
AlR3 com R = vinil, benzil ou t-butil não podem ser feitos com os dois métodos industriais
descritos acima. Para estes casos deve-se usar um dos métodos de laboratório:
3 Ph2Hg
3 RLi
+
+
5
2 Al
AlCl3
8
2 Ph3Al
R3Al
+
+
3 Hg
3 LiCl
A última é feita em heptano, daí o sal LiCl se precipita e desolca o equilíbrio ao lado direito.
O maior problema na prática é, no entanto, a formação de aluminatos do tipo Li+[R4Al]- que
neste solvente também são insolúveis.
Aplicações técnicas dos compostos organoalumínio.
A grande maioria do Et3Al produzido no mundo é usada na reação de Aufbau de Ziegler (p.
165), quer dizer, na produção de 1-alquenos, alcoóis graxos e sulfatos lineares cujo destino
principal são formulações de detergentes. Os 1-alquenos são importantes intermediários para
produzir PE-LLD (= polietileno linear de baixa densidade), um material avançado que reune
as vantagens mecânicas do PE-HD, com a baixa densidade do PE-LD.
Note que os alquenos que resultam deste processo não têm ramificações. Isso é uma clara
vantagem quando comparados aos alquenos que saiem do craqueamento e reforming do
725
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
petróleo. Além disso, a dupla-ligação C=C sempre fica em posição 1. O tamanho das cadeias,
no entanto, não é uniforme, mas obedece às leis da estatística. Identificamos uma
concorrência entre a carbaluminação e a eliminação β do alqueno do organometálico, sendo
as contrapartes que definem o comprimento da cadeia carbônica. Para a maioria das
finalidades industriais se mira um comprimento entre C12 e C18 (o que corresponde ao
tamanho dos ácidos graxos naturais), o que pode ser com a regulagem fina das condições
reacionais (pressão do etileno e temperatura).
Et 3Al
H 2C=CH2
110 °C "Auf bau" = carbometalação, 12
100 bar
(CH2)m Et
Al
(CH2)nEt
(CH2)oEt
O2
R
Al O
O
R
H2C=CH2
1. Eliminação β do hidreto de alumínio
2. Hidrometalação de etileno 11
Hidrólise
O(CH2) nEt - Al(OH)3
O(CH2)oEt
Et3Al + 3 H2C=CH-(C2H4)m,n,o-H
"Deslocamento de 1-alquenos"
=
O(CH2) mEt
Al
250 °C
∆
Sulfatação:
1. Óleum
2. NaOH
3 H-(C2H4)m,n,o-OH
Alcoóis graxos saturados
3 H-(C2H4) m,n,o-O-SO3- Na+
Sulf atos do álcool graxo
(Tensoativos biodegradáveis)
Al2O3
Alox puro, com grande superf ície
(serve como suporte para catalisadores
ou como adsorvente)
Figura 39.
Reação de “Aufbau” a partir do trietilalumínio e os produtos consecutivos.
O segundo exemplo é a síntese de isopreno, monômero da borracha natural. Neste processo,
patenteado pela Goodyear, o composto organoalumínio catalisa a dimerização de propileno.
Note que com o propileno (e com alquenos maiores), ao contrário do etileno, não se
conseguem polímeros, mas apenas dimeros.
Borracha sintética
idêntica à natural
n-Pr 3Al
Carbometalação, 12
n-BuLi
Hidrometalação,
11
n-Pr
n-Pr
Craqueamento
Catal.: zeólitos
n-Pr 2Al
2-metilpent-1-eno
- CH4
Isopreno
n-Pr 2Al-H
726
A. Isenmann
Figura 40.
Princípios da Síntese Orgânica
Ciclo catalítico da dimerização do propileno
A maior produção de insumos, no entanto, representa a polimerização de Ziegler-Natta. São
processos de baixa pressão para produzir os plásticos mais utilizados hoje, o polietileno PEHD e o PP estereorregular (isotático ou sindiotático, ver p. 172). Podemos classificar os
métodos de polimerização, conforme a aparência do centro organometálico que cataliza essa
polirreação: heterogêneo (mais antigo) ou homogêneo (> 1980).
Na catálise heterogênea tem-se os olefinos, em estado gasoso ou líquido, em cima de
catalisadores sólidos. Esses são os sistemas mistos, os clássicos catalisadores de Ziegler,
contendo AlR3 e um haleto de metal de transição do lado esquerdo da tabela. A química
acerca deste catalisador, suas vantagens práticas e as dificuldades de estudar os mecanismos,
já foram apresentados na p. 171.
O que será apresentado neste lugar é a técnica da catálise homogênea 410. O coração deste
catalisador é um metal de transição complexado por grupos orgânicos que proporcionam sua
solubilidade em hidrocarbonetos inertes, usados como solvente neste processo. Esse
complexo deve ser deficitário em elétrons de valência (típico são 16 E.V.), então representa
um centro ácido de Lewis. Além disso, deve dispor de uma vaga na esfera coordenativa ao
redor do metal. O que atrasou o sucesso destes catalisadores por muitos anos é a necessidade
da ativação do centro catalítico, por meio de um ácido de Lewis forte. Somente com a
invenção dos MAO (= metilaluminoxano) se conseguiu catalisadores ativos que permitem a
polimerização sob condições brandas.O MAO, feito por hidrólise parcial de Me3Al,
representa um ácido de Lewis que prende ligantes do tipo Cl- e CH3- em forma de aluminatos
soltos (W. Kaminsky, 1980):
Al
CH3
O
n
Esses complexos têm uma papel ambivalente: receptor de elétrons, excercido pelo metal, e
doador de elétrons, um efeito do oxigênio. A contraparte, os complexos do metal de transição,
se destacam por ter falta de elétrons (tipicamente 16 E.V.), enquanto o ligante orgânico tem
uma configuração fixa através de ligações covalentes. Sua forma física de uma alça lhes
forneceu a expressão (do latim) “ligantes ansa”:
410
Artigos de revisão abrangentes em: Chem.Rev., volume 100 (= revista 4, do abril de 2000), a revista
completa (= páginas 8 a 1682).
727
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O exemplo acima indica um sistema capaz a catalisar a polimerização do propileno de
maneira sindiotática. Já o seguinte ligante aromático, quando ligado ao zircônio, catalisa a
polimerização do PP isotático:
Note que esse último mecanismo requer, após cada inserção de propileno na ligação Zr-C,
uma troca das posições, do ligante carbono com o cloreto. Somete assim o próximo
monômero propileno pode ser acomodado de maneira idêntica ao anterior – o pré-requisito
para a formação do PP isotático.
A etapa central neste mecanismo merece uma olhada mais perto. A primeira etapa das
sequências esboçadas acima é a complexação do zircônio pelo ligante ansa e a transferência
de ligantes metilas pelo composto trimetilalumínio – o que por si não fornece ainda um
catalisador ativo (complexo no meio, do esquema a seguir). Somente depois, no tratamento
com o MAO, uma posição na esfera de coordenação do Zr fica vaga; isso ativa o centro
catalítico (última fórmula no esquema a seguir), pois somente assim consegue receber um
novo ligante π – o propileno. Mais corretamente: o LUMO do complexo metálico de Zr está
pronto a receber os elétrons π do propileno, submetendo-se à reação de carbometalação,
12.Como o ligante ansa cria um ambiente quiral, então a acomodação do propileno acontece
de maneira estereo-controlada:
Cl
LnZr
Me 3Al
CH3
LnZr
CH3
MAO
CH3
Cl
Al
LnZr
CH3
Centro catalítico
ativo
O
CH3
n
Macroligante
A suma importância econômica da reação esboçada acima justifica uma olhada mais perto dos
compostos de MAO (= alumoxanos). Evidências mais recentes sobre a estrutura e as maneiras
de condensação destes compostos revelam arquiteturas em forma de gaiola.
2 t-Bu3Al
+ H2O
[(t-Bu) 2Al-O-Al(t-Bu)2]2
+
2 butano
728
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
E em seguida, pela reação com o complexo do zircônio:
A altíssima reatividade frente o oxigênio, quer em forma de água quer como oxigênio
moecular, requer reagentes especiais para oxidar os compostos organoalumínio de forma
controlada e segura. Os reagentes mais usados são o sulfato de cobre, CuSO4 . 5 H2O e o
sulfato de alumínio, Al2(SO4)3 . 18 H2O, em tolueno. Além disso, deve-se levar em conta a
instabilidade termodinâmica do MAO. Facilmente é sujeito ao desproporcionamento do tipo:
3 [Me-Al-O]
Me 3Al(solvente) + Al2O3
Estruturas e ligações em alanos
Os alanos mostram uma forte preferência de dimerização da unidade R3Al. Sendo assim, no
estado sólido se conhece dimeros estáveis de quase todos compostos organoalumínio. Em
solução – e isso depende da concentração – podemos esperar um equilíbrio monômero
dimero. Na fase gasosa, finalmente, os compostos se apresentam monomêricos e
agem como fortes ácidos de Lewis (falta inerente de elétrons).
729
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Seguem alguns modelos dos MOs, olhando especialmente aos grupos orgânicos com função
de ponte. Note que nem todas as pontes são deficitárias em elétrons. Quanto maior a
participação de ligações π, mais estável é a ligação e menor a acidez de Lewis do Al.
E em analogia aos compostos organomagnésio (equilíbrio de Schlenk, ver p. 719), não
podemos confiar em composições definidas dos organometálicos quando os restos R
estiverem variados:
A facilidade dos ligantes em fazer ligações multicêntricas decresce na seguinte sequência (as
cargas negativas foram deixado embora, porque o caráter aniônico destes ligantes é bastante
atenuado):
R2N > RO > H > Cl > Br > PhC
Ligação 2e2c
Critério:
Basicidade de Lewis
C > Ph > Me > Et > i-Pr > n-Bu > i-Bu > t-Bu
Ligação 2e3c
Critérios:
interações σ e π
Ligação 2e3c
Critérios:
ocupação do espaço
Alguns valores para a estabilidade das pontes:
X=
∆HR:
H
150
Cl
124
CH3
84 kJ.mol-1
730
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações típicas dos compostos organoalimínio.
As reaçoes mais típicas dos compostos R3Al são a hidroaluminação 11 e a carbaluminação
12.
Hidroaluminação:
Um ótimo exemplo já foi dado com as reações do DIBAL (ver p. 591 e 725 ), um reagente
universal neste sentido e comercialmente disponível.
Carbaluminação:
A carbaluminação ocorre também em agrupamentos de C=C e C≡C isolados e completamente
não polarizados – isso é em contrário aos compostos R-Li e R-MgX, que somente se
andicionam a estes grupos quando estiverem em conjugação com outra dupla ou quando
estiverem sujeito à forte polarização (sistemas de Michael).
Por outro lado, a reatividade frente às ligações polarizadas, -C≡N e –C=O, decresce na
seguinte sequência:
R-Li > R-MgX > R3Al.
Formação de aductos:
Os seguintes fatos promovem a formação de aductos entre doadores de elétrons (que pode ser
o próprio solvente ou um substrato com qualidades básicas) e o composto R3Al:
• Me3Al é o ácido de Lewis mais forte dentro dos compostos Me3M do grupo 13
• Me3Al se evidencia, ao contrário dos compostos com grupos alquilas maiores do
grupo 13, em forma do dimero, [Me3Al]2.
• Me3Al é um ácido de Lewis duro. Por isso, podemos afirmar a seguinte sequência em
estabilidade com os doadores de elétrons (que é nesta sequência cada vez mais mole):
Me2N > M3P > M2O > M2S.
Formação de compostos organoalumínio subvalentes, de Al(II) e Al(I):
A classe dos compostos organoalumínio subvalentes é relativamente recém estudada e por
enquanto somente achou o interesse acadêmico. Sejam apenas mencionadas as seguintes
sínteses:
731
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.3.4 Compostos organotálio
Os compostos organoalumínio são de longe os mais importantes para a síntese orgânica,
dentro das organilas do grupo 13. Podemos generalizar as seguintes tendências dentro das
organilas dos compostos homólogos:
• A acidez de Lewis dos compostos R3M é máxima no alumínio, e podemos classificar
os homólogos como segue:
B < Al > Ga > In > Tl
• A estabilidade da ligação M-C decresce, do B ao Tl.
• A estabilidade do NOX máximo (+3) do metal decresce, do B ao Tl. Isso tem a ver
com o efeito do par de elétrons inerte que se observa com o s elementos mais pesados
da tabela. Sendo assim, podemos esperar compostos estáveis de In(I) e Tl(I).
Mas somente para a química organotálio a mudança do NOX (I) ↔ (III) tem importância
prática. Este fato nem sempre é de vantagem preparativa. Por exemplo, o rendimento em
composto organotálio, feito por transmetalação de compostos Grignard ou organolítio, é
minguado pelo efeito oxidante do íon Tl(III). Por outro lado, a facilidade do Tl(I) de se oxidar
facilita a adição oxidante de MeI e a formação de novos compostos organotálio (III):
TlI
+ 2 MeLi + MeI
MeTl
+
MeI
Me 3Tl
+
2 LiI
Me 2TlI
Todos os compostos organotálio são sensíveis frente ao oxigênio atmosférico e à água, sua
decomposição pode ocorrer até de forma explosiva! Isso indica a fraqueza da ligação Tl-C,
que é sublinhada pela alquilação de mercúrio elementar por meio de R3Tl:
732
A. Isenmann
2 R3Tl
Princípios da Síntese Orgânica
+
3 Hg
3 R2Hg
+
2
Tl
A quebra da ligação Tl-C em R3Tl por meio de halogênios leva aos haletos de organotálio;
estes reagentes são bastante solúveis em solventes polares, onde formam cátions complexos
estáveis:
R3Tl
+
X2
- RX
[R2Tl]+ aq
R2TlX
TlCl3
+
2 R-MgX
- MgCl 2
O cátion [R2Tl]+ é isoeletrônico com os complexos R2Hg e R2Sn2+, e como eles é de estrutura
linear e de alta toxicidade. Seu sal, R2TlOH, reage fortemente básico em solução aquosa:
R2TlOH
[R2Tl]+ aq
+
OH-
Utilidade de organotálio na síntese orgânica
Sais de Tl(III) atacam alquenos. Forma-se uma ligação Tl-C e no carbono vizinho entra uma
molécula de solvente. Na maioria dos casos esse solvente é água, daí a síntese é chamada de
oxi-taliação.
Os compostos organotálio por si não têm grande valor preparativo, mas representam os
intermediários reativos. Sua decomposição é mais fácil do que a dos compostos
correspontentes da oximercuração (ver p. 160 e 758). O metal é expulso em forma de Tl(I):
CH(OAc)2
OAc
Tl(OAc)3
AcOH, 25 °C
+
- Tl(OAc)
40 a 50%
OAc
H2O, H+
OH
30 a 40%
H2O, H+
CHO
OH
A distribuição dos produtos nesta oxidação da olefina depende fortemente do meio da reação,
mais ainda do contra-íon do Tl3+. Por exemplo, a oxitaliação de cicloexeno por Tl(NO3)3 em
MeOH fornece quase exclusivamente o ciclopentilcarbaldeído.
Sobre o mecanismo deste estreitamento do anel existe a seguinte opinião:
733
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Tl(NO3) 3
MeOH
HC
ONO2
- HNO3
CH(OMe)2
CHOMe
OMe
Tl
MeOH
- TlNO3
- NO3-
MeOH
- H+
ONO2
H 2O, H +
CHO
Um processo de alta regiosseletividade é a taliação eletrofílica aromática (cap. 4.4). O
reagente é o trifluoroacetato de tálio em ácido trifluoracético, Tl(TFA)3 / TFAH. Em uma
etapa consecutiva o metal é expulso do aromático e o novo substituinte entra no lugar. Essa
quebra da ligação Tl-C vai em paralelo com a mudança do NOX, de Tl(III) → Tl(I). Através
desta rota se consegue a introução de iodo no anel aromático, sob condições especialmente
brandas. Outra utilidade do composto Ar-Tl a formação de bifenilas não simétricas, o que
requer a irradiação com luz UV:
KI + H2O
- Tl(TFA)
- K(TFA)
Tl(TFA) 3
TFAH
NOX +3
hν
Tl(TFA)2
I
+ Ar-H
Ph
10.4 Compostos orgânicos dos elementos do grupo 14
Os compostos onde o carbono é ligado em um dos seus homólogos, Silício, Germânio,
Estanho ou Chumbo, são provavelmente aquela parte da química organometálica que achou as
maiores aplicações técnicas e também é a mais bem estudada.
Os exemplos mais prominentes:
• Os silicones, materiais com qualidades variadas e sob muitos aspectos superiores aos
demais óleos, plásticos, e borrachas,
734
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Os compostos organoestanho, largamente usados como estabilizantes em PVC e em
agrotóxicos
• As alquilas do chumbo, a serem mencionadas por motivos históricos: nestes foram
estudados os primeiros radicais e este foi o organometálico mais produzido no mundo
até 1990, porque Et4Pb era aditivo na gasolina (~ 0,1%), fato que causou inúmeros
problemas ambientais.
Embora os conhecimentos sobre reatividade e estruturas das organilas do grupo 14 são vastas,
vamos tentar não entrar em detalhes, mas obter uma vista geral e entender as tendências
dentro desta classe de reagentes.
Ao compararmos com as organilas do grupo 13 (B e Al, especialmente), notamos que os
C menos polares. Além disso, os
compostos do grupo 14 geralmente têm ligações E
compostos R4E não têm nenhuma deficiência eletrônica, fato que domina a química dos
compostos RLi, R2Mg, R3B e R3Al. Isso tem por consequência que os compostos R4E não
mostram tendência para estabelecer as “ligações covalentes da 2ª divisão”, a dizer as ligações
multicêntricas, tais como pontes de hidrogênio, alquila ou arila de 2e3c. Como não temos essa
forma de associação nas organilas do grupo 14, podemos esperar
• um ponto de fusão mais baixo (muitos destes reagentes são líquidos),
• uma reatividade atenuada ou nenhuma frente nucleófilos,
• muitos destes compostos são estáveis frente o ar e até frente à umidade, o que lhes
forneceu a expressão “organometálicos suaves” (bons exemplos são SiMe4 e SnPh4).
•
Vamos olhar nas tendências dentro do grupo 14.
Tabela 43. Qualidades da ligação E-C dos elementos do grupo 14.
E
Estabilidade
térmica
Polaridade
da ligação
Eletronegatividade
Energia da
ligação E-C
Comprimento
da ligação
em kJ.mol-1
E-C em pm
C
358
154
2,5
Si
311
188
1,9
Ge
249
195
2,0
Sn
217
217
1,8
Pb
152
224
1,9
δ+
δ−
E
C
Com estes valores podemos explicar as diferentes reatividades, tanto em reações homolíticas
(radicais), como em reações heterolíticas (logo abaixo).
Cloração homolítica:
Et4C
Et4Si
Cl2
Cl2
Et3C-C2ClnH5-n etc.
Et3Si-C2Cl nH5-n
Cloração ocorre dentro do grupo
orgânico, enquanto as ligações C-C e
C-Si não são atacadas.
Mas:
735
A. Isenmann
Et4Ge
Et4Sn
Et4Pb
Cl2
Cl2
Cl2
Princípios da Síntese Orgânica
Et3Ge-Cl + EtCl
EtnSnCl4-n + (4-n) EtCl
PbCl4
+
A cloração provoca a quebra da
ligação Se-C, Sn-C e Pb-C.
4 EtCl
Reações heterolíticas:
M = Si, Ge, Sn, Pb
δ+
M
δ−
C
Nu-
C
C
E+
A presença de orbitais d vazios em M abre
o caminho para mecanismos associativos
da substituição. Daí o estado de transição
tem número de coordenação 5.
Não há orbitais d no carbono.
Mecanismos associativos no carbono
saturado são impedidos; o composto não é
reativo.
Exemplo: hidrólise de R3SiCl.
A reposição dos grupos R por elementos mais eletronegativos X nos compostos
RnMX4-n aumenta a sua reatividade frente nucleófilos. Por exemplo, Me4Sn não reage ao
estiver em contato com água e um íon [Me6Sn]2- é desconhecido, mas SnCl4 hidrolisa
rapidamente e o íon SnCl62- existe.
Diferenças características também temos nas estruturas dos compostos agregados do grupo
14. Formam-se cadeias de estruturas diferentes:
E = C, Si, (Ge)
E
E
E = (Ge), Sn, Pb
E
X
n
n
Exemplo: [Me3SnCN]n
E
C
n
E
X
X
E
O
n
Nos elos da cadeia permanece NC 4
n
Exemplo: [Me2PbCl 2]n
Aumento do NC para 5 ou até 6.
736
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.4.1 Química dos compostos organo-estanho
Em comparação aos compostos organossilício, os estananos são mais variados ainda – tanto
em suas estruturas como na sua reatividade. O melhor exemplo para mostrar isso pode ser
dado no hidroestananos, R3Sn-H. Eles podem transferir a uma molécula (orgânica) um próton,
um hidreto ou um hidrogênio radical – dependendo das condições reacionais.
Hidrostanólise:
Transferência de um próton. Isso é bem plausível quando entrar em contato com uma base
forte, tal como hidreto ou amideto.
R3Sn-H
+
4 R3Sn-H
KH
+
K+[R3Sn]-
Ti(NMe2)4
+
H2
Ti(SnR3) 4
+
4 HNMe2
Mas parece estranho quando o reagente é um sal ou complexo ácido-base:
R3Sn-H
+
A-B
R3Sn-A
+
BH
R3Sn-H como fonte de hidreto:
Também é uma reatividade inesperada, já que o reagente é um ácido de Brønsted:
R3Sn-H
+
AcOH
R3Sn-OAc
+
H2
R3Sn-H como fonte do hidrogênio radical:
Esse caminho é até o mais valioso, para a síntese orgânica. Como iniciadores servem AIBN,
luz UV – às vezes basta somente um aquecimento. A síntese mais aplicada é ao
deshalogenamento de haletos de alquila (ver cap. 8.6):
Iniciação:
AIBN
R3Sn
+ H
R3Sn-H
sustentador
Propagação:
R3Sn
+
Alquil-X
Alquil
R3Sn-H
+
R3Sn-X
Alquil-H
+
Alquil
+ R3Sn
E o espectro das reações dos organoestananos não acabou aqui. A adição de Sn-H em
alquenos (ou alquinos) identificamos como hidroestanamento.
Protótipo:
R3Sn-H
+
A=B
R3Sn-A=B-H
Como já podemos esperar, a reatividade do estanano fica muito abaixo da reatividade dos
boranos, R2B-H, e jamais pode ser comparada com a dos alanos, R2Al-H. Isso se deve ao fato
que os últimos dois são compostos com falta de elétrons (apenas 6 E.V.), enquanto o estanano
tem 8 E.V. Também temos dificuldade de encaixar o hidroestanamento na categoria da
hidrometalação (reação 11, no cap. 10.2.3), porque o mecanismo aqui é outro. O
737
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
hidroestanamento é em etapas e radicalar, enquanto a hidrometalação clássica é uma reação
sincronizada.
Embora todas essas diferenças, um tratamento com estananos pode ser uma alternativa valiosa
à hidroboração (p. 763). A iniciação é geralmente por fontes de radicais usuais (ver p. 55),
mas mencionamos como alternativas a catálise por ácidos de Lewis ou por complexos de
metais de transição, (Pd0, Pt0, principalmente). Importante é saber que duplas e triplas
ligações polares (C=O, C≡N) não são atacadas por estananos.
Quimosseletividade, regiosseletividade, estereosseletividade nas reações dos estananos.
As seguintes sínteses demonstram a quimosseletividade do hidroestanamento:
CHO
CHO
1. Pd(PPh3)4
+ n-Bu3Sn-H
2. H2O
cinamaldeído
O mecanismo desta síntese é, provavelmente, via adição oxidante (compare cap. 4.3.7, na p.
306) do estanano no Pd0, formando L2Pd(H)(SnR3), depois a inserção da dupla-ligação C=C
do substrato entre Pd e H, depois a eliminação redutora (= inversa da primeira etapa), e no
final a hidrólise do complexo organometálico.
Ao contrário desta, a reação com boranos (9-BBN, de preferência) fornece com alta
seletividade o produto de redução do grupo C=O, então o álcool cinâmico.
AIBN
+ n-Bu3Sn-H
n-Bu3Sn
H
adição 1,4
.
A questão da regiosseletividade, no entanto, depende das condições reacionais, o que pode ser
mostrado na reação com a acrilonitrila:
AIBN
n-Bu3Sn-CH 2-CH 2-CN R3Sn se adicionou primeiro
CN
+ n-Bu3Sn-H
Snn-Bu3
sem catal.
Orientação do metal?
H3C
CH
CN
H - se adicionou primeiro
Por outro lado, não há estereosseletividade nestes complexos. Ao redor do estanho não se
observa quiralidade, apesar que 4, 5 ou 6 ligantes diferentes podem ser introduzidos. Mas, em
analogia ao equilíbrio de Schlenk (p. 719) nos alanos e compostos de Grignard, observa-se
fácil troca de ligantes intermoleculares:
R
*Sn
Cl
~
R´
R´´
R´
´´R
RR
Sn
´´R
Cl
Cl
Sn
R
~
R´
´R
´´R
Sn*
Cl
738
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Portanto, os estananos não são reagentes adequados em sínteses quirais (muito pelo contrário
dos seus homólogos do C e Si).
Comportamento frente à água e outros solventes com qualidades doadoras
A polaridade da ligação Sn-C não é muito alta. Ela se mostra bastante resistente frente ao
ataque por água 411. Por outro lado, uma ligação Sn-Hal pode sofrer hidrólise facilmente:
Cl
R3Sn-Cl
L
R
Sn
L
L = H2O; Py
+
H 2O
R
NaBPh4
R
L = H 2O
R
Sn
H 2O
R
BPh4-
R
Não podemos esquecer que a eletronegatividade do carbono varia bastante com o grau de
hibridação, e junto à EN(C) aumenta também a polaridade da ligação Sn-C e a reatividade dos
organoestananos (em toda analogia aos compostos organossilício):
Sn-C(sp³) << Sn-C(sp²) < Sn-C(sp).
Por exemplo, a seguinte troca de metal (reação 6, no cap. 10.2.2) funciona sem problemas
somente com o carbono mais eletronegativo do grupo vinil:
Sn(vinil)4
+
4 PhLi
SnPh4
+
4 (vinil)Li
Os complexos aquosos do estanho mostram anfoteria (comparável: aluminatos, ferritos). Eles
são usados em escala industrial, como eficientes catalisadores (heterogêneos) para
esterificações / saponificações de ésteres:
R2SnCl2
H 2O / OH -
R2
Sn O
R2Sn(OH) 2
n
Polistanoxano
(anf ótero)
H 2SO4
[R2SnSO 4]n
organo-sulfato de estanho
OH[R2Sn(OH)4]n
organoestanato
Aplicações industriais dos compostos organo-estanho
Os estananos são hoje os organometálicos com o terceiro maior volume de produção 412.
Cerca de 30% são usados como biocidas (inseticida, fungicida, desinfectante). Os
representantes principais são:
411
A inércia contra hidrólise é um dos argumentos para a alta toxicidade dos compostos organoestanho, ver mais
em baixo.
412
Nos primeiros lugares são as organilas de Si e Al; já o Pb fica longe atrás do Sn – o que nem sempre foi
assim.
739
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
n-Bu3Sn-O-Snn-Bu3, n-Bu3Sn(OOC-undecil), Ph3SnOAc, cycl.Hex3SnOH.
Note que a toxicidade dos estananos para mamíferos aumenta junto ao grau de alquilação; e
quanto menores os grupos alquilas. Sendo assim, compostos que podem liberar o íon Me3Sn+
são muito tóxicos! Por outro lado, os compostos mencionados acima têm a vantagem de
decompor-se após poucos dias, liberando o inofensivo SnO2 (aq).
Mas 60% dos estananos são usados como estabilizantes na transformação térmica do PVC
(toxicidade bastante baixa):
n-Bu2Sn(S-CH2-COO-i-octil)2, Sn-tioglicolato, n-Bu2Sn(OOC-undecil)2.
Acima de 180 °C, temperaturas que facilmente são atingidas nas extrusoras e injetoras do
PVC, esse polímero sofre notavelmente degradação. Isso se percebe em forma de eliminação
de HCl. Resulta em primeira instância uma dupla-ligação C=C na cadeia polimêrica, bem
antes de se perceber uma degradação do grau de polimerização (= quebra das
macromoléculas; isso somente ocorre a temperaturas > 250 °C). O problema desta duplaligação é que agora um outro cloro fica em posição alílica, por sua vez uma posição de
reatividade extraordinária (compare pp. 65, 79 e 97). Essa situação é dada na fórmula do
meio, no esboço a seguir. A partir desta a abstração de outro HCl fica mais fácil, um terceiro
HCl ainda mais fácil; essa degradação é então auto-catalítica. Finalmente a cadeia dispõe de
um sistema alongado de duplas ligações conjugadas. Visivelmente anotamos um
amarelamento do PVC degradado e uma drástica redução nas suas qualidades isotrópicas e
mecânicas.
O aditivo estanano inibe este processo auto-catalítico durante sua manipulação térmica. Além
disso, protege a peça acabada de PVC por que serve como antioxidante (cap. 1.5.2) e protetor
UV. Certamente, essas reações percorrem estados radicalares.
Cl
Cl
Cl
∆
∆
- HCl
- HCl
Cl
Cl
pos. alílica
Cl
+ R2Sn(SR´) 2
- R2Sn(SR´)Cl
O
Cl
S
Fim
R
10.4.2 Os compostos organochumbo
As alquilas de chumbo, especialmente o tetraetilchumbo, foram usados como aditivo em
gasolina a partir dos anos 1930 e se manteram até os anos 1990 (ver excurso, p. 743).
Somente depois estes aditivos foram substituídos por substâncias menos ofensivas,
principalmente pelos éteres Me-O-tBu e Et-O-tBu, porque o chumbo é veneno não só para nós
humanos, mas também para o catalisador no escapamento de um carro moderno. Embora os
gigantescos danos ambientais e intoxicações (agudas) que estes organometálicos causaram,
aproveitamos hoje da sabedoria de dezenas de anos de pesquisas industriais nos compostos
organochumbo.
O raio atômico do chumbo é naturalmente maior do que o dos seus homólogos mais leves,
portanto somente o Pb é capaz de realizar compostos estáveis com número de coordenação
maior que 4 - que vão até 8. De acordo com o caráter metálico do Pb temos cátions de
740
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
chumbo solvatizados em solventes polares e meios ionizantes. A tendência de formar
complexos maiores com ligações Pb-Pb é drasticamente reduzido no elemento mais pesado
deste grupo (D(Pb-Pb) ≈ 100 kJ.mol-1).
Interessante é a preferência de NOX do Pb: enquanto nos seus sais inorgânicos o chumbo
prefere NOX 2, este estado não se apresenta muito estável quanto seus compostos
organometálicos. Na maioria destes casos observamos o desproporcionamento em Pb(IV) e
Pb(0). Neste texto introdutório sejam por este motivo apresentadas apenas as organilas de
Pb(IV).
Do ponto de vista energético podemos atribuir fraqueza à ligação Pb-C (D(Pb-C) = 152
kJ.mol-1) e uma polarizabilidade muito alta. Isso facilita tanto reações radicalares como
iônicas.
Síntese dos compostos organochumbo
Métodos de laboratório:
PbCl2
+ 2 MeMgI
Et2O
[PbMe2]
+
2 MgClI
x2
Me 4Pb + Pb
A síntese é de fácil execução, mas o consumo do chumbo fica incompleto.Isso é melhor nas
seguintes estratégias: na primeira o material de partida já é um sal do Pb(IV), na segunda é
um sal de Pb(II), mas o acréscimo de iodeto de metila ajuda a oxidar o metal numa etapa
intermediária.
Pb(OAc)4
+
4 MeLi
2 MeI
+ 2 PbCl 2
+
2 MeLi
THF, 5 °C
4 RMgCl
Pb
+ Me2PbI2
Et2O
R4Pb
Me 4Pb
+
+
4 LiCl
+ Pb
(Adição oxidante)
Me 2PbI 2
PbMe4
4 MgCl(OAc)
+ 2 LiI
Organilas não simétricas do chumbo se consegue com os seguintes métodos:
R3PbCl
R3PbH
+
+
LiR´
H2C=CHR´
R3PbR´
+
LiCl
(Metatese, 7 )
R3Pb-CH2-CH 2-R´ (Hidroplumbação, 11 )
Ao executar a alquilação a baixas temperaturas, os hexaorgano-diplumbanos (do latim:
plumbum = chumbo) são acessíveis (contêm Pb(III)) que são muito instáveis. Já a temperatura
ambiente se decompõem para os composots de Pb(IV):
741
A. Isenmann
6 RMgX
Princípios da Síntese Orgânica
+ 3 PbCl 2
Et2O, -20 °C
R3Pb-PbR3
+
Pb
+
2 MgX2
+
3 MgCl 2
> 25 °C
3 R4Pb + Pb
Os hexafenildiplumbanos em particular servem para uma série de reações consecutivas
interessantes.
2 PbCl2
+ 6 PhMgBr
2 Ph3PbMgBr
C2H 4Br 2
- C2H4
- MgBr 2
Ph3Pb-PbPh3
(Ph3P)4Pt
∆
Ph4Pb
- 2 PPh3
+ Pb
trans-(Ph3P)2Pt(PbPh3) 2
HX
Li, Na, NH3(l)
Ph3PbM
(M = Li, Na)
KMnO 4,
acetona
Ph3PbX
Ph3PbOH
Sínteses industriais:
A síntese direta (síntese 1´, no cap. 10.2.1) é hoje o caminho dominante para os
organoplumbanos:
4 MeCl
+
4 NaPb
110 °C, autoclave
Me 4Pb
+ 3 Pb
+ 4 NaCl
A desvantagem desta rota é o consumo incompleto do metal; o Pb precipitado tem que ser
reciclado. Esse problema se contorna ao acresecentar Et2Cd. Como veremos abaixo, o
composto organocádmio tem o papel de catalisador, quer dizer, o consumo deste é subestequiométrico.
6 Pb(OAc)2
3 Pb
3 CdI2
+
+ 4 Et3Al
6 EtI
+
HMPT
+ 3 Et 2Cd
2 Et3Al
3 Pb
+
4 Al(OAc) 3
3 Et4Pb
3 Et2Cd
+
+
3 Et 4Pb
+ 3 CdI2
2 AlI3
Na soma:
6 Pb(OAc)2 + 6 Et3Al + 6 EtI
6 Et4Pb + 4 Al(OAc)3
+ 2 AlI3
Nos EUA ainda se produz pelo processo Nalco, um dos raros processos eletroquímicos na
química orgânica; a produção é regressiva, mas a síntese é um exemplo para uma solução
técnica interessante. Note que neste processo o reagente de Grignard é produzido de maneira
silenciosa, nos processos do cátodo:
742
A. Isenmann
Ânodo
(eletrodo de Pb):
Cátodo:
(recipiente de Mg)
Na soma:
2 EtMgCl
Princípios da Síntese Orgânica
- 4 e-
4 EtMgCl 2-
- 4 MgCl2
+ 4 e- 4 MgCl2
4 MgCl +
+1
0
+ 2 EtCl + Pb
Pb
4 Et
2 EtCl
2 Mg
-1 +4
Et4Pb
+
Et4Pb
2 EtMgCl
2 MgCl 2
Excurso: O uso do chumbotetraetil como aditivo na gasolina
Os organoplumbanos simples são líquidos incolores, de alto índice de refração, todo eles de
elevada toxicidade para os seres maiores:
Me4Pb
Teb = 110 °C (a 1 bar)
Et4Pb
Teb = 78 °C (a 10 mbar)
Ph4Pb
sólido branco; Tfus = 223 °C.
Estes compostos são estáveis frente ao ar, água e luz! Mas, ao submetê-los a temperaturas
elevadas, eles se decompõem facilmente e fornecem por meio de radicais Pb, alcanos,
alquenos e H2. A estabilidade térmica decresce na seguinte ordem:
R = Ph > Me > Et > i-Pr.
Isso se entende em termos da facilidade para a eliminação β de hidreto de chumbo (p. 689). A
quebra térmia de Me4Pb, fornecendo Pb metal (aparência de espelho na parede do tubo) e
radicais de metila, é a base de um experimento clássico na época pioneira da química dos
radicais (F. Paneth, 1927).
O tetraetilchumbo foi usado como aditivo em combustível, primeiramente só na gasolina da
aviação, mas a partir dos anos 1930 também na rodovia. Os motivos desta invenção foram
inicialmente de natureza militar: uma gasolina de alta qualidade levou ainda na época da 1ª
Guerra Mundial à vantagens, aviões de caça cada vez mais rápidos, que foi em alguns casos
até decissivo para o resultado da batalha. Mais tarde, com o desenvolvimento de motores nos
carros cuja taxa de compressão foi cada vez mais alta, se fez necessário uma gasolina sem a
tendência de ignições prévias, porque isso prejudica a cabeça do cilindro e a biela.
Especialmente os n-alcanos se mostram superreativos com o oxigênio, de forma que ocorrem
explosões imprevisíveis, bem antes do pistão chegar no ponto morto superior onde há ignição
pela vela.
A adição de cerca de 0,1% de Et4Pb faz com que os hidroperóxidos formados
intermediariamente sejam desativados e retirados da mistura. Isso acontece por recombinação
dos radicais que se formara a partir do Et4Pb. Assim, um número elevado de radicais livres é
retirado da mistura, eles não podem mais contribuir à avalange das reações radicalares que
levam à explosão (ver esquema na p. 79). O produto estável é PbO.
Simplificando e do ponto de vista do organometálico, podemos descrever o acontecimento na
câmara de combustão por duas equações:
743
A. Isenmann
Et4Pb
Et4Pb
Princípios da Síntese Orgânica
rápido à T > 250 °C
+
Et
Et3Pb
C2H6 +
+
Et
Et 3Pb-CH2-CH2
baixa reatividade
Um segundo aditivo na gasolina é o dibromoetano, BrCH2-CH2Br. Este tem o papel de
tranformar o PbO em compostos voláteis, o que facilita o descarregamento do resíduo do
motor.
A indústria tem conhecimentos dos efeitos nocivos ao meio ambiente há muito tempo. Já o
time pioneiro de químicos que introduziram este aditivo na gasolina (T. Midgley da General
Motors, 1921) foi dizimado drásticamente por intoxicações, agudas e a médio prazo.
Tentaram reduzir a taxa do Et4Pb, ao aumentar a porcentagem de hidrocarbonetos altamente
ramificados (iso-octano, pelo processo do craqueamento, ver cap. 2.4.4 e nota de rodapé 86).
Também foram testados aditivos a base de complexos solúveis de Fe-carbonil (também
tóxicos), CpMnMe(CO)3 e outros, mas nenhum inibiu as explosões prévias tão eficaz e seguro
como o Et4Pb.
Hoje em dia o problema acerca da combustão precoce da gasolina tem menos impacto, porque
os motores da última geração trabalham com sistemas de injeção direta, comparável aos
motores a diesel; com essa técnica não há mais perigo de combustões descontroladas.
A partir de 2000 a maioria dos países interditaram a aditivação de combustível por chumbo,
mas 5 países ainda hoje o usam 413.
Fim do excurso.
Reações dos compostos organochumbo
A química dos produtos de substituição das alquilas do chumbo, fórmula geral RnPbX4-n com
X = Hal, OH, OR, NR2, SR, H, principalmente, mostra apenas poucas diferenças à química do
estanho. Geralmente pode-se afirmar que entre os compostos semelhantes destes metais, os
organochumbo reagem sob condições mais brandas.
Haletos de organochumbo
Os haletos de organochumbo podem ser produzidos por tratamento dos R4Pb com os ácidos
secos HX ou com cloreto de tionila, Cl2SO:
R4Pb
HX
R3PbX ,
- RH
R2PbX2
A reação com HCl, no caso do Ph4Pb é 60 vezes mais rápida do que para o Ph4Sn.
Já os compostos RPbX3 se aproximam na sua instabilidade aos haletos puros, PbX4. Os
iodetos podem ser produzidos facilmente e a baixas temperaturas via adição oxidante de RI
em PbI2:
PbI2 + MeI
413
2
MePbI 3
http://www.lead.org.au/fs/fst27.html ; acesso em outubro de 2013.
744
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Os compostos R3PbX e R2PbX2, quando em solução, são monomêricos com solventes
doadores ligados ao metal. Em estado nítido eles são sólidos, comparável aos análogos do
estanho, ligando as unidades metálicas através de pontes de haleto. A tendência de formar
esses associados é mais forte nos plumbanos; estruturas em cadeia semelhantes formam os
carboxilatos de organochumbo.
Organoplumbanos com ligação Pb-O ou Pb-N (carboxilatos, aminas, etc.)
A afinidade do Pb pelo enxofre é bastante alta (dois elementos moles). Isso vale até para o
SO2 (mas não para os sulfatos, onde o enxofre é duro!) que se insere facilmente entre a
ligação Pb-C. Mas para nossa surpresa o enxofre não fica diretamente ligado ao Pb:
R4Pb
+ SO2
R3Pb
R
O
S
R3Pb
O
S
R
O
Sulfinato de organochumbo
O
O chumbo facilmente aumenta o NC. Isso já se vê nos haletos, mais ainda nos compostos
quelatizados, tanto nos carboxilatos como nas diaminas:
X
R
O
R
Pb
O
R
Ph
Pb
O = acetato
O
X
O
Pb
X
Ph
N
N
Ph
Pb
Ph
I
Ph
Ph
2
Ph
I
Ph
N
Pb
O Ph O
X
Ph
Ph
O
Ph
N = Me 2N-CH2-CH2-NMe2 (TMEDA)
Hidróxidos de organochumbo
Os hidróxidos RnPb(OH)4-n formam-se por hidrólise dos correspondentes cloretos:
R3PbCl
+
R2PbCl2
+
1/2 Ag2O
2 OH-
R3PbOH
+
AgCl
R2Pb(OH) 2
+
2 Cl -
O último composto, R2Pb(OH)2, mostra um interessante comportamento anfotérico:
pH
<5
[R2Pb(aq)]2+
5 a 8
[R2Pb(OH)]22+
8 a 10
R2Pb(OH)2
> 10
[R2Pb(OH)3]-
O dicátion R2Pb(solv)22+, não só na água mas também em outros solventes doadores, é de
construção linear, igual os análogos isoeletrônicos R2Te+ e R2Hg. No entanto, a condensação
dos hidróxidos formando dimeros ou cadeias de plumboxanos, é bastante baixa. Essa
condensação somente ocorre sob condições forçadas (tirar água no vácuo ou o tratamento com
sódio):
745
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Na, C6H 6
2 R3PbOH
R3Pb-O-PbR3
+ NaOH
+ 1/2 H2
Em consequência deve ser fácil quebrar os plumboxanos por meio de solvólise. Unicamente
com alcoóis se obtêm alcóxidos de organochumbo que se apresentam em forma de cadeias
quando sólidos:
R3Pb-O-PbR3
R´OH
- H2O
1/n [R3PbOR´]n
NaOR´
- NaCl
R3PbCl
Me
[Me3Pb-OMe]n =
Me Me
Me
Pb
Pb
Ph
O
Me
Me
Me
Me Me
Me
O
Pontes de alcóxido
Estes alcóxidos são úteis na síntese orgânica, pois adicionam-se com facilidade em duplas
ligações C=C polarizadas (Davies, 1967). Na etapa subsequente ocorre a metanólise do aduto
organochumbo, sob reformação do reagente, por exemplo, Et3Pb-OMe. Com isso o metóxido
de chumbo exerce o papel de catalisador, o que seja mostrado no exemplo da acrilonitrila:
CN
CN
H2C
CH
Et3Pb-OMe
H2C
CH
OMe PbEt3
CN
MeOH
- Et3Pb-OMe
H2C
CH2
OMe
Organoplumbanos com ligação Pb-S
Como já falado acima, o chumbo (como também o estanho) tem predileção para o enxofre. Os
organoplumbanos com ligação Pb-S são extraordinariamente estáveis, eles não se decompõem
em água e são estáveis ao ar. As seguintes síntese funcionam até em ambiente aquoso:
2 R3PbX
3 Ph2Pb((OAc)2 +
R3PbCl
0 °C; amb. aq.
+ NaSH
+
R´SH
3 H2S
+
Py
R3Pb-S-PbR3
Ph2Pb
S
S
Pb
Ph2
PbPh2
S
R3Pb-SR´
+
NaX
+ HX
+
6 AcOH
+
Py.HCl
746
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Hidretos dos organoplumbanos
Os hidretos da fórmula geral RnPbH4-n fazem a princípio as mesmas reações que seus
homólogos estananos, mas são bem menos estáveis e, portanto, mais reativos. Enquanto
Me3SnH é estável a temperatura ambiente (atmosfera inerte), o hidreto Me3PbH já se
decompõe > -40 °C, formando Pb, H2, CH4, Me3Pb-PbMe3 e outros. E essa quebra é ainda
acelerada pela luz.
hν
2 Me 3PbH
2 Me 3Pb
+ H2
Me 3Pb-PbMe3 ....
Um pouco menos instável são compostos com grupos R maiores, tal como Bu3PbH, mas
todos em comum são bastante sensíveis frente à luz e ao ar. Sua síntese é mais comumente
feita a partir do haleto ou óxido e uma fonte de hidreto:
R3PbBr
LiAlH 4, Et2O
R3PbH
Bu3Pb-O-PbBu3 + Et 2SnH2
2 Bu3PbH
+ [Et 2Sn-O] n
Atenção: não se consegue o hidreto ao tratar um organoplumbil-ânion com ácidos de
Brønsted. Em vez disso:
Ph3PbCl
Na, NH 3(l)
- NaCl
Na+[Ph3Pb]-
NH 4Br, NH 3(l)
NH4+[Ph3Pb] -
- NaBr
A base desta reação ou semelhantes podemos estabelecer a sequência da afinidade de prótons
(= basicidade de Brønsted):
Ph3Si- > Ph3Ge- > Ph3Sn- > Ph3Pb-
(comparável: NH3 > PH3 > AsH3).
A alta reatividade da ligação Pb-H também se reflete nas condições brandas sob quais
compostos carbonilados ou haletos orgânicos podem ser reduzidos pelo reagente Bu3PbH:
Bu3Pb-H
PhBr
0 °C, 5 dias
Ph-H
60%
O
Ph-CHO
20 °C, imediato
Ph-CH2-OH
100%
O
Ph
Ph
Ph
CH3
20 °C, 2 dias
H
C
CH3
CH2Br
0 °C, 1 h
Ph
O
CH3
OH
A redução de haletos orgânicos é provável percorrer estados radicalares, enquanto na redução
de compostos carbonilas intermediários polares não podem ser excluídos.
747
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Também a hidroplumbação (síntese 11 no cap. 10.2.3) de alquenos conjugados e alquinos
ocorre a condições especialmente brandas:
R3Pb-H
+
HC
C
R´
- 50 °C
H
H
(Adição trans)
R3Pb
Bu3Pb-H
+ H2C=CH-CN
Solvente:
Et2O, 0 °C
BuCN, 20 °C
Mecanismo:
radicalar
polar
H2C
R´
CH2
PbBu3
92
24
CN
H3C
+
:
:
CN
CH
PbBu3
8
76
Essa comparação mostra como apenas a troca do solvente pode causar uma mudança no
mecanismo, do radicalar para o iônico. A diferença nas energias de ativação deve ser muito
pequena. O caminho radicalar não precisa de iniciadores (AIBN, peróxidos,...), porque este
papel já tem o próprio reagente: a quebra homolítica da ligação Pb-H ocorre notavelmente,
mesmo aplicando temperaturas baixas de 0 °C.
Em comparação: o hidrostanano Bu3SnH, sob as mesmas condições (0 °C, 5 h, sem iniciador
de radicais), não faz hidroestanação na acetonitrila. Realmente, a ligação Sn-H é mais estável.
10.5 Organilas dos elementos do bloco d de configuração d10
Como já justificado na introdução deste capítulo (p. 679), os únicos organometálicos de
metais de transição a serem apresentados aqui são os da configuração d10, porque estes
elétrons d geralmente não tem o caráter de elétrons de valência. Eles não participam nas
ligações com os ligantes, não tem qualidade doadora nem receptora e jamais são capazes de
estabelecer ligações π. Contudo, os compostos de Cu, Zn, Cd e Hg mostram uma química
muito semelhante à dos elementos representativos.
10.5.1 Compostos organocobre
Organometálicos do Cu(II) são instáveis, eles se decompõem imediatamente por via radicalar
em RCu, portanto não tem importância prática.
Por outro lado, o Cu(I) tem uma química orgânica rica. Sua coordenação é de preferência
linear (NC 2, usando orbitais híbridos Cu-sp), também se observam ligantes com ligações
deficitárias do tipo 2e3c.
Seguem brevemente alguns exemplos estruturais (em parêntese o ponto de decomposição):
748
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese dos compostos organocobre
O acesso mais conveniente aos compostos organocobre são a troca de metais (síntese 6, no
cap. 10.2.2) e a metalação (síntese 9).
1. Troca de metais, usando haleto ou cianeto de Cu(I).
As organilas de Li, Mg e Zn transmitem seu carbânion voluntariamente ao Cu(I). Na prática o
reagente organocobre é preparado in situ; isso implica que o outro metal permanece na
mistura reacional. Por isso vale a pena lembrar que a combinação Zn / Cu é muitas vezes de
vantagem, porque esse sistema mostra a maior tolerância frente grupos funcionais (que podem
ser dentro do grupos R carbaniônicas ou dentro do substrato orgânico a ser tratado com o
reagente organocobre).
Compostos puros, do tipo [CuR]x, são polímeros de alta massa molar e insolúveis . Portanto,
têm pouca utilidade preparativa. A solução deste problema é usar um excesso de reagente RLi
(RMgX, R2Zn), daí formam-se os organocupratos que são solúveis em éter. Podemos
distinguir os homocupratos, [CuR2]-, dos heterocupratos, [R-Cu-R´]-, [R-Cu-CN]-, etc.
R-Li
+
CuI
Et2O, -20 °C
[CuR]x
R-Li
Li[CuR2]
solúvel; melhor nucleóf ilo
XZnR2 + CuCN
(R pode conter
grupos f uncionais)
Et2O, -20 °C
XZn[R-Cu-CN]
solúvel; mais brando
749
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
2. Metalação, especialmente de moléculas de alta acidez C-H, onde a eletronegatividade do
grupo orgânico é alta.
A partir de complexos cobre-amônia ou butóxido de cobre se consegue alquinil-cobre, um
reagente que não requer condições anidro porque é estável frente à hidrólise!
R-C≡CH
+
[Cu(NH3)2]+
R-C≡CH
+
[Cu(O-tBu)]x → [R-C≡C-Cu]x
Cp-H
+
→
[R-C≡C-Cu]x
+
+
[Ph3P-Cu-O-tBu] → [Ph3P-Cu-(η1-Cp)]
NH3
+
NH4+
tBu-OH
+
tBu-OH
Utilidade dos organocobre na síntese orgânica
Os organocupratos Li[CuR2] já foram mencionados em vários lugares neste livro, dos quais o
mais importante é o reagente de Corey-House 414 (p. 521, 573, 574, por exemplo). Este é
menos agressivo do que o próprio composto organolítio. Uma nucleofilia moderada de R
implica mais seletividade e menos produtos paralelos, principalmente devido à eliminação.
Mas também abre caminho para uma reação praticamente impossível com as organilas dos
metais alcalinos: o acoplamento C-C com haletos de alquila.
1. Acoplamento C-C com haletos de alquila
2 R-Li
+
CuI
Et2O, -20 °C
Li[CuR2]
R´-X
R-R´
+
LiX
+
CuR
Note que grupos acoplados, R e R´, podem ser diferentes!
Este reagente, R2CuLi, ataca de maneira controlada carbonos positivados de haletos
orgânicos. Mais fácil é o cacoplamento quando R´ é um carbono primário:
δ−
R2 CuLi
+
δ+
2 R
2 R´ X
R´
Desta forma um grande número de novos hidrocarbonetos tornou-se acessível.
Os compostos organolítio se mostram mais apropriados para o preparo do reagente de CoreyHouse. A etapa mais problemática, na verdade, é o preparo do próprio composto organolítio
(primeira etapa na síntese a seguir):
2 R X
Li
- LiX
2 R Li
CuX
- LiX
R2 CuLi
Os reagentes clássicos de Grignard reagem, de maneira satisfatória, apenas com os haletos
orgânicos mais reativos. Já os compostos organometálicos de Na e K são reativos demais!
Eles já acoplam completamente durante o processo da sua preparação, no qual o haleto
414
Na literatura esta família de reagentes organometálicos também é referida como "reagente de Gilman": H.
Gilman, R.G. Jones, L.A. Woods, The preparation of methyl copper and some observations on the decomposition
of organocopper compounds. J. Org. Chem. 17 (1952) 1630.
750
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
orgânico está presente em excesso, naturalmente. Portanto, apenas hidrocarbonetos simétricos
são acessíveis ("Acoplamento de Wurtz", 1855):
R-X
Na ou K
- MX
R-M+
W urtz
R-R
A taxa de acoplamento de Wurtz, ao se usar o lítio, é comparavelmente pequena, graças a
impedimentos cinéticos.
A versatilidade da reação de Wurtz é baixa, ainda por um outro motivo: nas condições
aplicadas há notavelmente desproporcionamento do haleto, fornecendo um alcano e um
alqueno. Esta reação se deve à concorrência perpétua entre substituição SN e a eliminação β
(compare p. 136):
H
R CH2 CH2
+
R CH CH2
Cl
R CH2 CH3
- NaCl
+
R CH CH2
Na+
Na síntese de Corey-House pode-se ver como o cobre, sendo um metal “mole”, modifica a
reatividade do composto organolítio, por sua vez “duro”. Um outro exemplo onde se aproveita
da reatividade diferenciada de um organometálico “mole”, é a adição regiosseletiva em
sistemas de Michael, mostrada logo abaixo (ver também p. 521).
A aplicabilidade da estratégia de Corey-House é grande:
R = alquila (sob retenção da configuração no carbono sp³), alquenila, arila ou heteroarila.
R´ = acila (geralmente há inversão da configuração no carbono sp³), alquila, alquenila, arila
ou heteroarila.
Exemplo:
Br
Ar
R
+
Li[CuR2]
Ar
+
Li[R-Cu-Br]
Constatamos a seguinte sequência em reatividade, dos carbonos eletrofílicos frente aos
organocupratos:
R´COCl > R´CHO > Epóxido > R´I > R´Br > R´Cl > cetona > éster > nitrila >
alqueno.
2. Adições em enonas no sentido de Michael
751
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Os organocupratos em solvente etérico adicionam-se ao sistema O=C-C=C seletivamente ao
oxigênio e ao C4 (sentido de Michael; p. 520) e a estereosseletividade da adição do carbânion,
caso se aplica, é alta. Ao contrário deste, os reagentes organolítio e Grignard fazem
principalmente adição 1,2, enquanto a estereosseletividade destas adições é modesta.
Li
O
O
O1
Li[CuMe2]
H+
Adição 1,4
95% de
2
3
4
MeLi ou
MeMgX
Me
Adição 1,2
Me
OM
OH
H+
30 a 70% de
Pares íônicos separados pelo solvente (SSIP) não reagem! O estado de tranição percorrido
com os organocupratos deve ser então um complexo onde os íons estão em contato direto
(CIP):
=
Solv
O
Li Solv
CH3
Cu
CH3
Par de íons em contato direto (CIP).
3. Acoplamentos radicalares
O acoplamento C-C pode ocorrer via SET e estados radicalares. Nestes intermediários não
podemos excluir a formação de arilas e alquilas de Cu(II), no entanto, são muito reativos.
Li 2 CuCl 2
Li Et2O
+
Foi apresentado um acoplamento cruzado, fornecendo diarilas assimétricas (Lipshutz, 1993):
ArLi + CuCN
-78 °C
Li[Ar-Cu-CN]
Ar´Li
-120 °C
[(S)3Li-CN-Li(S)3]
[Ar-Cu-Ar´]
O2
-120 °C
Ar-Ar´
96%
752
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Também o acoplamento de 1-alquinos é via estados radicalares.
Cu(I), NH 3, O2
(Glaser, 1869)
2R
C
R
C
CH
C-
Cu2+
Cu(OAc)2 em Py
(Eglinton, 1959)
Cu2+
-C
C
R
- 2 Cu+
R
C
C
+ C
R
C
R
R
Em temperaturas mais altas as organilas do Cu(I) quebram de maneira homolítica – algumas
são explosivas (CuMe, Cu2C2, ver em cima). Se tiver dimerização, ela ocorre sob retenção da
configuração:
2 Me
Cu-P(n-Bu) 3
∆T
cis
Me
Me
cis,
+ 2 Cu + 2 P(n-Bu)3
cis
4. Carbocupração
A carbocupração (síntese 12, no cap. 10.2.3) é uma adição cis do composto organocobre num
1-alquino. A regiosseletividade é determinada pelo carbânion intermediário mais estável (que
é o C1 do alquino; ver 3ª fórmula do esquema a seguir):
CH3
CH3
Br
[Cu]
MeI
1. Mg, Et 2O
H3C C CH
2. CuBr
Adição cis
[Cu]
Me
10.6 Química das organilas dos metais do grupo 12
Por várias décadas os metais zinco, cádmio e mercúrio tinham a fama de elementos chatos e
inúteis na síntese orgânica. A química do zinco, por exemplo, foi praticamente esquecida,
depois que nos anos 1920 foi substituída pelos reagentes de Grignard, por sua vez mais
reativos e mais seguros no seu manuseio. Somente nos anos 1990 a química orgânica deste
elemento foi reativada e alguns dos inventores foram premiados por suas novas rotas de
síntese.
Mas primeiro, vamos olhar nas tendências gerais dentro das organilas deste grupo, depois
conhecer os métodos de preparar os reagentes organometálicos, para ver suas aplicações mais
famosas na síntese.
Tendências do R2Zn para o R2Hg
Do metal mais leve até o metal mais pesado deste grupo observamos:
Aumento do caráter covalente da ligação M-C.
Aumento da tendência para quebra homolítica da ligação M-C.
753
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Me2Zn é pirofórico e sensível ao contato com ar e umidade; Me2Hg é estável em
contato com água e ar.
Do composto R2Zn o primeiro grupo R sai com facilidade, é uma quebra heterolítica
provocada por uma série de solventes (por exemplo, alcoólise). Do composto R2Hg o
primiero grupo orgânico é especialmente difícil a ser abstraído. Para tal objetivo devese esquentar e um radical R• sai.
Em solução existem cátions complexos contendo esses metais. A maioria deles é
bastante estável. Um exemplo é o [R-Hg]+(solv) 415 que se forma sob solvólise de RHgX (X = Cl, Br).
Preparo das organilas dos metais d10
Os métodos padrões para os reagentes organozinco são a síntese direta (onde o Zn é ativado
em forma de liga) e a metatese. A reação de transmetalação (5),
Zn + (CH3)2Hg → (CH3)2Zn + Hg já foi mencionada na p. 699.
Et-I
+
Zn (Cu)
2
∆
[Et-ZnI]
Et2Zn
+
volátil
ZnCl2
+
3 Zn(OAc) 2
7
2 RLi (ou R-MgX)
+
2 R3Al
7
R2Zn
3 R2Zn
+
+
ZnI2
não volátil
2 LiCl (ou MgXCl)
2 Al(OH)3
De grande valor sintético se provou a troca zinco-boro, após a hidroboração de uma olefina.
Enquanto cada uma destas etapas é uma reação padrão, a introdução direta do zinco na olefina
via “hidrozincação” não funciona:
R-CH=CH2
H-BEt2
ZnEt2
R-CH2-CH2-BEt2
R-CH2-CH2-ZnEt
+
Et3B
Os reagentes organocádmio:
CdCl2
+ 2 R-Li (ou R-MgX)
7
R2Cd
+
2 LiCl (ou MgXCl)
Os haletos de organocádmio por comproporcionamento (também uma metatese, síntese 7):
THF
2 MeCdI
Me 2Cd
+
CdI2
K = 100
e os alcóxidos se obtêm por alcoólise parcial:
R2Cd
415
+
R´-OH
RCdOR´
+
RH
O íon [R-Hg]+ é muito tóxico!
754
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Os reagentes organomercúrio:
R-I
+
Hg
ArN2+ClHgCl 2
luz do sol
+ Hg
R-Li
Hg(OAc)2
RHgCl
RHgI
0 °C
1
ArHgCl
R-Li
+ N2
R2Hg
+ RBR´2
histórico
7
RHgOAc
+
R´2BOAc
7
(R = alquila prim., alquenila; R´= ciclohexila)
PhH
+
Hg(OAc)2
(CF3COO)2Hg
Na[MeAlCl 3]
MeOH
K 2CO3
200 °C
Sal fundido
Ânodo de Hg
(CF3)2Hg
Me 2Hg
PhHgOAc
+
+ 2 CO2
AcOH
10
15
Eletroalquilação
Algumas estruturas típicas dos reagentes organometálicos
Os compostos organozinco binários ZnR2 (R = alquila, arila) são de geometria linear; ao
contrário dos R2Mg são de preferência monomêricos, altamente voláteis e pirofóricos. Isso
indica que pontes 2e3c do tipo Zn-C-Zn não existem. Por outro lado, essas ligações
deficitárias se conhecem em alguns hidretos do zinco (Zn-H-Zn).
Ao oferecer moléculas doadoras de elétrons σ e π (geralmente o prório solvente), a esfera
coordenativa do Zn amplia para NC 3 ou 4.
As estruturas dos compostos organocádmio correspondem largamente às dos organocádmio.
755
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Já os compostos organomercúrio (somente Hg(II); compostos de Hg(I) são deconhecidas) não
têm mais tendência de formar agregados maiores. São monomêricos e sua geometria é linear
(hibridação sp ou dz²s no Hg). Suas estruturas são bem estudadas e conhecidas desde o início
da química organometálica; isso se deve à natureza inerte destes compostos: a maioria reage
sob condições normais, nem com ar nem com água!
Mas isso não significa que a ligação Hg-C, altamente covalente, seja muito estável. Pelo
contrário: ela conta na média com apenas ~120 kJ.mol-1 (distância Hg-C >210 pm). No
entanto, esse valor médio deve ser usado com cuidado, já que a energia para a primeira
dissociação no composto R2Hg é bastante diferente da segunda:
D1(MeHg-Me) = 214 kJ.mol-1; D2(Hg-Me) = 29 kJ.mol-1.
Tudo isso deixa concluir que as reações preferidas dos organomercúrio são de natureza
radicalar, iniciadas pela quebra homolítica das ligações Hg-C. Muitas vezes os compostos
R2Hg são as fontes preferidas de radicais orgânicos no laboratório.
R2Hg
∆T ou hν
- Hg
0
Ar-H
2 R
Ar-R
Também a utilidade dos organomercúrios como reagentes em transmetalações (síntese 5, p.
699) se deve a essa fraqueza da ligação Hg-C.
Aplicações na síntese orgânica
Em comparação aos organometálicos padrões, R-Li e Grignard, a ligação carbono-metal nos
organozinco é menos polar, menos reativa e tolera um número considerável de grupos
funcionais no grupo R:
Indiferente frente aos grupos –COOR, -CN, -COR, -I,
mas reativo frente aos grupos –OH, -SH e –NHR.
Os organozinco são menos reativo, tanto de bases como de redutores. O seguinte exemplo
mostra isso (o Nb(V) é de fácil redução):
NbCl5 +
Me2Zn → Me2NbCl3
+
ZnCl2
Na p. 394 foi apresentada a reação de Reformatzky (1887), certamente a síntese mais antiga
feita com organozinco. O valor preparativo é a ampliação do esqueleto carbônico em ácidos
carboxílicos com bromo em posição α.
RO
Br-CH 2-COOR
α-bromoéster
O
Zn, THF
Br
THF
CH2
Zn
O
THF
Zn Br
CH2
OR
1. R´2CO
2. H 2O
OH
R´2C-CH2-COOR
β-hidroxiéster
Também a reação de Simmons-Smith (1958) já é bastante estabelecida. Um
ciclopropanamento via esta estratégia é muito mais segura, do que por meio de carbenos livres
756
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
(p. 214), e já se conseguiram esqueletos carbônicos mais bonitos, como mostra o seguinte
exemplo:
COOR
COOR =
COOR
I-CH2-ZnI
Adição
Alqueno
CH2
+ ZnI2
ZnI
I
Estrutura "spiro"
ou:
CH2
Simmons-Smith
Rotano
Mas embora esta estética indiscutível, podemos afirmar que o grande valor preparativo dos
organozinco veio com as invenções > 1990, pelos eguintes motivos:
1. Atar uma ligação C-C de maneira enanciosseletiva. Essa reação inventada por R.
Noyori (prêmio Nobel em 2001) é um exemplo de catálise enanciotrópica (QV).
2. Fácil preparo de compostos organozinco altamente funcionalizados, via hidroboração
e troca B-Zn, conforme descrito acima.
3. Ativação (ou melhor falado: a desativação) de reagentes R-ZnX por meio de
transmetalação para metais menos reativos, para:
Cu (P. Knochel, 1999),
Pd (E.I. Negishi, > 1977; compare reação de acoplamento, p. 307),
Ti (D. Seebach, 1991)
Ni e outros.
Seguem alguns exemplos onde estas inovações foram aplicadas com sucesso.
Exemplo da ativação 1 (Noyori 1986, 1991).
Cetona ou aldeído proquiral. Adição de R-ZnX*, enquanto o ligante X* é quiral e provoca a
indução assimétrica, no complexo ativado da reação. Isso só funciona desde que o reagente RZnX* se adicione mais rapidamente ao grupo carbonila, do que o reagente R2Zn (que ainda
está presente na mistura reacional). Isto implica que o alcóxido de zinco, Zn(OR*)2, transmite
o grupo alcóxido quiral rapidamente ao reagente R2Zn:
757
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Exemplo para as ativações 2 e 3:
(Zn-cupratos de Knochel, 1989 – 1992):
Acoplamentos em aromáticos (Campbell, Negishi 1989):
Aplicações dos homólogos mais pesados, organocádmio e organomercúrio
Os compostos organocádmio (ver também p. 440) são bem menos usados na síntese do que
seus parentes do zinco. Isso se deve em partes à sua elevada toxicidade, o preço mais alto e a
instabilidade frente ao ar, umidade e luz. A acidez de Lewis do cádmio é mais baixa (por
exemplo, tetraorganocadmiatos, [CdR4]2- são instáveis) e a reatividade das suas organilas em
geral é inferior às dos homólogos com zinco. Justamente dessa reatividade diferenciada se
aproveita na reação com carbonos fortemente eletrofílicos. Enquanto R2Zn, RLi e Grignard
reagem voluntariamente com a maioria dos grupos carbonila (com alguns grupos carboxilas
até duas vezes, ver Tabela 22, na p. 437), os compostos R2Cd somente reagem com os mais
reativos. Sendo assim, a partir do cloreto do ácido carboxílico se consegue seletivamente uma
cetona. Isso pode ser feito na presença de grupos funcionais semelhantes, tais como >C=O, COOR ou -C≡N.
758
A. Isenmann
R2Cd
+
Princípios da Síntese Orgânica
CdCl 2
7
O
R´-COCl
2 RCdCl
R
+
R´
CdCl2
Já a química orgânica do mercúrio se apresenta mais bem estudada, o que se explica
historicamente pela busca por substâncias de atividade farmacológica (o mesmo, aliás, vale
para os compostos organoarsênio). Sendo assim, se usam esses compostos como fungicida,
antiséptica 416 e bactericida, sua produção no entanto é regressiva.
As sínteses orgânicas mais importantes onde compostos organomercúrio aparecem como
intermediários são:
• Mercuração
• Solvomercuração - desmercuração
• Transmissão de carbenos.
A mercuração é uma metalação (= troca H / metal) por meio de acetato de mercúrio,
Hg(OAc)2. Essa reação é aplicada com sucesso em compostos aromáticos e alifáticos com
elevada acidez C-H (alquinos, compostos nitro, 1,3-dicarbonilas).
PhH
+
Hg(OAc)2
PhHgOAc
+
AcOH
Podemos classificar essa reação como substituição eletrofílica no aromático (ativado no
sentido da SE). As mercurações são catalisadas por ácidos fortes que ao mesmo tempo são
ligantes em complexos metálicos ruins. Eles produzem o íon intermediário [HgOAc]+.
Hg(OAc)2
+
[HgOAc]+
HClO4
+
ClO4-
+
AcOH
A síntese de solvomercuração-desmercuração (compare p. 160) se compõe de uma adição de
HgX+ e Y- em um alqueno; em seguida a quebra da ligação Hg-C:
R-CH=CH 2
HgX2
(X = NO3, AcO)
HY
Y
R
C
H
CH2 HgX
H 2, NaBH 4
Y
R
C
H
CH3
(HY: solvente ou parte do sistema de solvente;
Y = OH, OAc, RO2, NR2, etc.)
Exemplo:
CH 2
416
Hg(OAc)2
H 2O / THF
OH
CH2
NaBH4
HgOAc
NaOH
OH
CH3
O mercuriocrom se vende no Brasil até hoje.
759
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Esse procedimento tem um largo espectro de aplicações. As condições reacionais são
especialmente suaves, são poucos grupos funcionais que interferem e rearranjos no esqueleto
carbônico são raros.
A primeira etapa, neste exemplo uma oximercuração, tem a regiosseletividade de
Markovnikov. Portanto, complementa a adição no sentido anti-Markovnikov que se observe na
hidroboração (p. 763). O valor preparativo principal é a decomposição (homolítica) do
produto intermediário organomercúrio, onde o metal é reposto por hidrogênio, halogênio ou
outro grupo funcional.
A terceira síntese de importância é a transferência de carbeno por meio do reagente de
Seyferth 417, um fenil(α-halogenometil)mercúrio.
Compostos do tipo PhHgCX3 extrusam com facilidade o dihalocarbeno, CX2. Estes podem ser
usados in situ para reações consecutivas (inserção entre C-H; adição em C=C). Caso se tem
uma espécie mista com dois tipos de halogênio, PhHgCX2X´, a espécie PhHgCX´ a ser
eliminada do reagente contém sempre o halogênio mais pesado.
Note que o mecanismo das reações com o reagente de Seyferth se formula com o carbeno
livre – ao contrário das reações com o reagente de Simmons-Smith (pp. 220 e 756).
Exemplos:
PhHgCl
+
PhHg-CCl 2Br
PhHgCX2Br
CHCl2Br
+
∆T
- PhHgBr
+ t-BuOK
THF
PhHg-CCl 2Br
-25 °C
C6H6, 80 °C, 2h
[CCl2]
- PhHgBr
[CX 2]
Ar
(X = Cl, Br)
C
C
+ KCl + t-BuOH
CCl2
O
X2
C
R
Ar
H 2O
R
Ar
R
As condições reacionais destas ciclopropanamentos são comparavelmente suaves,
especialmente na ausência de substâncias básicas. Única inconveniência é a necessidade de
isolar e purificar o composto PhHg-CX3. Problemático se torna a presença dos seguintes
grupos funcionais no alqueno, porque estes reagem com o composto PhHg-CX3
preferencialmente: -COOH, -OH e –NR2.
10.7 Organilas do boro
10.7.1 Reações de organoboranos
Propriedades do boro, dos boranos e dos boratos.
O boro possui dois isótopos naturais (aproximadamente 20% de B10 e 80% de B11) e ambos
possuem spin nuclear diferente de zero podendo ser estudados por espectroscopia de r.m.n. A
417
Não confundir com o reagente organofosforado deste mesmo pesquisador; ver p. 784.
760
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
disponibilidade comercial de ambos os isótopos isolados é importante para a identificação
estrutural e para a proposta do mecanismo de reação na química do boro. O boro é o quinto
elemento da tabela periódica e a configuração eletrônica do estado fundamental é [He] 2s2
2p1. A disponibilidade de apenas 3 elétrons para a formação das ligações covalentes,
envolvendo três orbitais híbridos sp2 e a disponibilidade do orbital p vazio, torna os
organoboranos eletrofílicos, ou seja, ácidos de Lewis. Por isso os organoboranos formam
facilmente complexos com várias aminas e éteres.
H
B
H
H
N
+
N
B
H
H
H
A eletronegatividade do boro (2,0) é maior que a do silício (1,8), mas menor que a do carbono
(2,5) e H (2,1). A polaridade reversa das ligações B-H e C-H é um fator importante para o
entendimento das reações de hidroboração. Embora os boranos como tais sofrem de falta de
elétrons, a polarização dentro da sua molécula fica com carga parcial positiva no boro e
negativa no hidrogênio. Sendo assim, o boro um centro fortemente ácido, mas a molécula
como toda uma fonte de hidreto, H-. A transmissão de hidrogênio para um composto orgânico
em geral e hidreto em particular, representa uma redução. Boranos são, portanto, bons
redutores (ver p. 588).
O comprimento da ligação B-C (1,56 Å) do trimetilborano 418 e da ligação C-C (1,54 Å) do
etano são aproximadamente da mesma ordem de grandeza.
Os elétrons da ligação C-B de organoboranos são altamente inacessíveis frente eletrófilos,
devido ao caráter covalente 419 da ligação C-B e a proximidade relativa de carbono e boro. Em
outras palavras, organoboranos, diferentemente dos reagentes organolítio e de Grignard, não
reagem facilmente com eletrófilos típicos como haletos de alquila, aldeídos, cetonas, ésteres,
etc. Com a exceção de alguns poucos compostos (carboranos e espécies subvalentes
representadas por B-X), os organoboros existem predominantemente como espécies
tricoordenadas (= "boranos") ou tetracoordenadas (= "boratos").
O hidreto de boro mais simples é o borano, BH3, uma molécula extremamente instável devido
ao sexteto de elétrons no B. Na ausência de bases (de Lewis) na mistura reacional ele procura
certa estabilidade, imediatamente após sua produção, em forma do diborano, B2H6 420. O
seguinte equilíbrio é deslocado predominantemente para o diborano.
2 BH3
B2H6
418
H. A. Levy e L. O. Brockway, J. Am. Chem. Soc., 59 (1937) 2085.
Usando uma equação empírica proposta por Pauling, a ligação C-B pode ser estimada em 95% covalente e
apenas 5% iônica.
420
O diborano é somente um de muitos boranos cuja variedade estrutural é um campo fascinante que foi
amplamente estudado e teoricamente explicado por W.N. Lipscomb (prêmio Nobel em 1976).
419
761
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O diborano possui duas pontes B-H-B que são ligações especiais: sobre três átomos se estende
um orbital com apenas 2 elétrons (lembre-se: mais elétrons não cabem no único orbital do
hidrogênio). Já este fato exprime a inerente falta de elétrons dos boranos. Embora parece
impossível, esta estrutura do diborano foi confirmada pelos métodos de difração de raios X e
infravermelho, conforme apresentada na figura abaixo.
H
H
H
B
B
H
H
H
Ligação
comum
Ligação de 2 elétrons
sobre 3 átomos
Por simplicidade de anotação, porém, as reações orgânicas envolvendo o diborano são
formuladas com a estrutura monomérica, "BH3" = 1/2 B2H6 ou apenas uma parte dela, "bH" =
1/6 B2H6.
Preparo do diborano no laboratório
A formação do diborano é uma reação de ácido-base; porém, esta reação parece incomum
porque não é realizada em ambiente aquoso. É uma reação típica de Lewis:
3 NaBH4
Base
+
4 BF3
Ácido
[Et2O]
2 B2H6
+ 3 NaBF4
Diborano
O diborano é relativamente inerte frente alquenos, sendo normalmente utilizado na forma de
complexo. O complexante que é solvente ao mesmo tempo faz com que as ligações de dois
elétrons sobre três centros quebre, liberando dois monômeros de BH3. Agora este complexo,
BH3⋅(solvente), reage prontamente com a maioria dos alquenos já que o solvente neste
sistema aumenta a compatibilidade entre o borano e o substrato apolar. Sendo assim, a forma
comercialmente disponível do borano é em solução como, por exemplo, boranotetraidrofurano (H3B⋅THF), borano-éter dietílico (H3B⋅Et2O), borano-sulfeto de dimetila
(H3B⋅SMe2), borano-piridina (H3B⋅C5H5N), etc.
Alquenos desimpedidos reagem rapidamente com borano para dar inicialmente
monoalquilboranos, R-BH2, então dialquilboranos, R2BH, e finalmente trialquilboranos BR3.
Com o aumento do impedimento estereo-espacial em torno da dupla ligação do alqueno, a
segunda e terceira etapas de hidroboração tornam-se mais lentas e então, por exemplo,
hidroboração do cicloexeno com H3B⋅THF pode ser interrompida no estágio de
dialquilborano, e hidroboração de 1,2-dimetilciclopenteno com H3B⋅THF não prossegue além
do monoalquilborano.
762
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reação de hidroboração
Já a presença de um alqueno ou alquino– embora não serem as melhores fontes de elétrons - é
suficiente para satisfazer o boro com elétrons. Hidroboração é o termo usado para a adição de
boro e hidrogênio a uma ligação dupla C=C de um alqueno ou a uma ligação tripla C≡C de
um alquino. Os primeiros exemplos de hidroboração foram publicados por H. C. Brown em
1956 421 e 1957 422. Devido a sua ampla aplicação em química orgânica, Brown recebeu o
prêmio Nobel de Química em 1979. A reação envolve a adição cis de H-B à ligação C=C.
C
C
+
H
B
H C C
C
C
+
H
B
C
H
B
C
B
Mecanismo da hidroboração de alquenos
O borano, ácido de Lewis, aproxima-se ao alqueno (= base de Lewis) da seguinte maneira:
H
BH3
+ R
CH CH2
(R CH2 CH2)BH2
R
+ R
δ+
C C
H
δ− H
B H
H
H
CH CH2
(R CH2 CH2)BH2
(R CH2 CH2)2BH
+ R
CH CH2
(R CH2 CH2)3B
ou, na anotação simplificada:
bH
+ R
CH CH2
R CH2 CH2 b
Caso o substrato for um alqueno não-simétrico o ataque do boro se daria no carbono menos
substituído. Isto se deve à criação da nova ligação carbono-boro que é mais avançada do que a
nova ligação carbono-hidrogênio (ver estado de transição no esquema acima). Isto pode ser
entendido em termos da polarização do borano segundo o centro eletrofílico é o boro. Então é
ele que está sendo atraído pelos elétrons da dupla-ligação C=C. Como o boro é um forte
retirador de elétrons, a parte do substrato do estado de transição fica positivada. A carga
parcial positiva sempre fica no carbono mais substituído, como já foi elucidado na discussão
421
422
H. C. Brown e B. C. Subba Rao, J. Am. Chem. Soc., 78 (1956) 5694 .
H. C. Brown e B. C. Subba Rao, J. Org. Chem., 22 (1957) 1136 .
763
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
sobre estabilidade de carbocátions (ver p. 51). Enfim, o boro se liga no alqueno em sentido
anti-Markovnikow.
Os produtos da hidroboração dos alquenos abaixo (norborneno e α-pineno) são formados de
maneira anti-Markovnikow, adição cis de H e B e pela face menos impedida da dupla ligação.
BH3
B
+
B
99,6%
0,4%
B
BH3
Compostos insaturados contendo uma grande variedade de grupos funcionais podem ser
hidroborados, respeitando a capacidade do borano de funcionar como redutor para certos
grupos, tais como aldeídos e cetonas (ver p. 621).
BH3
CH2 CHCH2CO2R
BCH2CH2CH2CO2R
ou simplificado:
O
C
O
OR
+
b
H
b
C
OR
Através desta técnica podemos sintetizar intermediários “organometálicos” 423 reativos
contendo uma grande variedade de grupos funcionais para depois transferir o grupo orgânico
do boro para um carbono ou outro elemento na síntese de estruturas mais complexas.
Degradações dos organoboranos
Como ilustrado no esquema acima o borano reage com até três moléculas de alquenos. O boro
substitui sucessivamente seus vizinhos hidrogênios por carbonos provenientes das moléculas
do substrato insaturado. Resulta um composto organoborano saturado, BR3. Estes compostos,
na maioria das aplicações, não representam os produtos finais. Existem diferentes
possibilidades de degradar este produto primário, das quais as três mais importantes sejam
descritas a seguir.
423
Pela posição na tabela periódica é mais correto classificar o boro como semi-metal. Na química orgânica,
porém, ele pode ser visto como metal por mostrar eletronegatividade e polarização semelhante aos metais.
764
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Todos os métodos têm em comum de produzir um subproduto contendo ligações B-O, na
maioria das vezes o próprio ácido bórico, B(OH)3. A estabilidade termodinâmica desta
ligação explica então o bom funcionamento destas etapas. Implica, ao mesmo tempo, que a
etapa da hidroboração de alquenos tem que ser feita sob exclusão, tanto de oxigênio quanto de
umidade.
1)
(R CH2 CH2)3B
+ 3 AgNO3
+ 3 NaOH
- B(OH)3
Ou, simplificado:
2 R CH2 CH2 b
3 [RCH2CH2Ag]
+ 2 AgNO3
+ 2 NaOH
- 2 bOH
- 3 Ag0
2 [RCH2CH2Ag]
- 2 Ag0
1,5 RCH2CH2 CH2CH2R
Dimerização
RCH2CH2 CH2CH2R
Dimerização
Na degradação 1 o composto organoborano é reduzido de maneira incompleta. Usa-se um sal
de prata para substituir o boro que, por sua vez, está separado do sistema em forma de ácido
bórico. Compostos organo-prata quase não têm caráter iônico (∆EN ≤ 8%, ver p. 682), então
são compostos covalentes, com uma ligação carbono-prata bastante fraca. Por causa da sua
baixa polarização ela quebra homoliticamente, fornecendo um radical orgânico e prata
metálica. Encontram-se dois destes radicais eles reagem instantaneamente (a cinética é pouco
estudada, daí o mecanismo pouco compreendido), fornecendo o dimero do hidrocarboneto.
Importante é que não há rearranjos dentre o esqueleto hidrocarbônico do composto
organometálico.
2)
δ-
δ+
(R CH2 CH2)3B
+ H2O
+ AcOH
(RCH2CH2)2B CH2
H
O
C O
CH3
CH2R
H 3C
CH2R
Alcano
O
+ (RCH2CH2)2B O C CH3
+ H2O
+ AcOH
+ H2O
+ AcOH
B(OOCCH3)3
Anidrido do
ácido bórico e ácido acético
Já na reação 2 tem-se uma hidrólise simples do composto organo-boro. É a alta afinidade do
boro para o oxigênio – semelhante a seu homólogo alumínio – que promove a decomposição
hidrolítica do produto primário, BR3. O resultado final é um alcano, obtido a partir de um
alqueno. Frente este resultado tem que admitir-se que existem métodos mais baratos e rápidos
de reduzir alquenos para alcanos. Então se trata de um caminho sem valor preparativo. A
reação só tem importância como reação paralela indesejada, da degradação oxidativa descrita
a seguir.
765
A. Isenmann
3)
Princípios da Síntese Orgânica
H2O + HOO-
H2O2 + NaOH
o
-
- OH
Rearranjo no "O"
+ 3 H2O
Hidrólise
(R CH2 CH2) 3B
(RCH2CH2)2B O CH2CH2R
(RCH2CH2)2B
+ HOO-
+ HOO-
CH2 CH2R
O OH
B(O CH2CH2R)3
Éster do ácido bórico
B(OH)3
+
Ácido bórico
3 RCH2CH2OH
Álcool "anti-Markovnikow"
O caminho 3 certamente é o mais usual na síntese orgânica. A degradação oxidativa é
induzida pelo ataque do ânion hidroperóxido, HOO- ao orbital p vazio do boro. Quando o
ânion hidroperóxido encontra o boro (por sua vez ainda procurando elétrons) forma-se uma
ligação B-O extraordinariamente estável. Ao contrário desta, a ligação O-O proveniente do
ânion atacante é fraca, então pode quebrar facilmente, seja de maneira homo ou heterolítica.
Na ausência de luz UV se realiza a segunda possibilidade e o complexo libera o ânion
hidróxido, deixando por trás um oxigênio com sexteto de elétrons. Seu vizinho direto, o boro,
não pode oferecer elétrons a ele, por ser um centro ácido. Então recebe ajuda do vizinho
indireto, ou seja, do grupo orgânico ligado ao boro. Em outras palavras, tem-se um rearranjo
provocado pelo sexteto de elétrons no oxigênio (outros rearranjos do tipo são descritos na p.
662). Desta forma o oxigênio é satisfeito, enquanto a vaga na esfera do boro logo é ocupada
pelo próximo ânion hidroperóxido. O produto é o éster do ácido bórico, B(OR)3, cuja
hidrólise fornece o ácido bórico 424 e o álcool.
RR
B
R
O
OH
Etapa 1
R
R
OH
B O
R
- HO
O
R
R
Etapa 2
Rearranjo
B O
R
Repetir duas
vezes as
etapas 1 e 2
3 ROH + NaB(OH)4
H2O / NaOH
RO
RO
B OR
Resumindo a degradação oxidativa do organoborano:
424
O ácido bórico, B(OH)3 ou H3BO3, tem sua acidez de Brønsted, não devido à facilidade de liberar H+, mas
sim, devido à fixação de mais um íon hidróxido. Forma-se então o ânion borato, B(OH)4-, e o ambiente aquoso
torna-se ácido (H2O - OH- = H+). Como o esquema reacional acima descreve ambiente básico, então se espera
como subproduto o borato de sódio, NaB(OH)4.
766
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
b
H2O2
OH
NaOH
+ bOH
sendo b = 1/3 B
Formalmente o grupo hidroxila foi introduzido ao mesmo carbono onde se encontrou o boro.
Por esta síntese em duas etapas se tem acesso ao álcool menos substituído, isto é, no sentido
anti-Markovnikow. Ao comparar: a adição de água na ligação dupla, sob catálise de mercúrio,
fornece o álcool no sentido Markovnikow, ver cap. 2.4.1.
1) BH3.THF
2) H2O2 / NaOH
OH
A oxidação dos alquilboranos para alcoóis é essencialmente quantitativa e tem sido aplicada
com sucesso a uma grande variedade de alquilboranos. Note-se que a estereoquímica do
átomo de carbono ligado ao átomo de boro é mantida, na conversão da ligação carbono-boro
para carbono-oxigênio. O próximo exemplo evidencia esta retenção da configuração durante a
etapa da degradação oxidativa:
CH3
bH
H
b
com b = 1/3 B
1) H 2O2 / OH2) Hidrólise
CH3
H
OH
Retenção da configuração
Reagentes úteis para a hidroboração
O reagente borohidreto de sódio, NaBH4, que é bastante comum nos laboratórios, não serve
para a hidroboração de alquenos. A carga negativa no íon complexo BH4- impede a
aproximação à dupla ligação C=C cuja característica é uma densidade eletrônica elevada. Isto
é a razão porque substratos com grupos carbonilas podem ser seletivamente reduzidas com
NaBH4, sem interferir nos grupos C=C ou C≡C (ver p. 590).
O borano transforma com sucesso uma grande variedade de alquenos em trialquilboranos, sob
condições brandas. O alto valor preparativo do reagente "BH3" se evidencia, especialmente ao
se tratar substratos com dupla ligação C=C em uma posição de difícil acesso. Por outro lado,
esta reagente não é isento de problemas. Principalmente a formação de polímeros, ao ser
aplicado em dienos ou alquinos, mingua o sucesso da boração com o borano. É através da
polimerização cátionica (ver p. 167) que se formam esses produtos paralelos.
Uma outra restrição ao usar o diborano ou seu complexo orgânico pode ser uma insuficiência
em regioseletividade. Isto se deve à sua alta reatividade eletrofílica (alta reatividade = baixa
seletividade) e ao seu volume pequeno (não há obstáculos espaciais). Uma solução oferece a
hidroboração com 9-borabiciclononano, "9-BBN", com que a seletividade para o carbono
menos substituído aumenta bastante. Isto se deve principalmente ao seu próprio volume que
impede a entrada em um carbono mais ramificado. Em comparação com o "BH3", o 9-BBN
767
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
tem apenas um sítio B-H reativo. Esta desvantagem, porém, é insignificante já que a
separação de uma mistura de produtos isoméricos ficaria muito mais cara e complicada.
H
B
BH3
H
= 1/2
B
B
H
9-BBN
Carbonilação de organoboranos
A carbonilação de alquilboranos é de grande valor preparativo. Por este caminho se consegue
ampliar o esqueleto carbônico de alquenos por unidade e, ao mesmo tempo, funcionalizá-los
com o grupo carbonila. Isso é possível, na presença de uma variedade de outros grupos
funcionais no substrato, tais como aldeídos, cetonas ou alcoóis terciários. Todas as rotas
preparativas têm em comum o ataque do boro (centro ácido de Lewis) ao carbono do CO. Ao
primeiro olhar esta reatividade parece estranha, após tudo que sabemos sobre a afinidade entre
o boro e o oxigênio. Mas podemos ser entender a preferência do boro para o carbono neste
caso, anotadas as fórmulas mesoméricas do monóxido de carbono:
C O
C O
Na segunda estrutura mesomérica percebe-se uma carga negativa no carbono. Realmente, isto
é a fórmula marginal mais importante, pelo fato de ter-se octetos de elétrons em ambos os
átomos 425. Além disso, a curta distância interatômica (1,1282 Å) e a alta energia de
dissociação (1077 kJ⋅mol-1) apóiam a suposição de uma tripla-ligação.
O intermediário organoborato transfere um dos seus grupos alquilas para o átomo de carbono
do monóxido de carbono. Na hidrólise o complexo resultante quebra de maneira já discutida,
fornecendo ácido bórico e aldeídos.
R R
B
R
R
+
O
R
B C O
C O
R
R
R
B
R
425
Essa fórmula também é responsável pela baixa polaridade do CO. Pela diferença em eletronegatividade entre
C e O (∆ EN = 1,0) a molécula deveria ter um alto momentum dipolar; pelo experimento, porém, se acharam
apenas 0,112 Debye que conferem ao CO o largamente conhecido parentesco com o N2.
768
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.8 Compostos organofosforados
10.8.1 Considerações gerais sobre o elemento de fósforo e sua relevância na
síntese orgânica
O fósforo é um elemento que se apresenta nos seus compostos orgânicos em diferentes
números de oxidação (NOX), dos quais os estados +3 e +5 são os mais frequentemente
realizados. Sua flexibilidade em trocar o NOX é uma consequência da sua alta
polarizabilidade (desde que não se trata do NOX +5). Em termos de Pearson podemos
afirmar que o fósforo de NOX baixo é um centro mole (compare: conceito "duro-mole" nas
pp. 40 e 685). Com EN = 2,1 sua eletronegatividade fica abaixo da do carbono (2,5) e também
do hidrogênio (2,2), mas ligeiramente acima do boro (2,0). Isso implica que suas ligações
covalentes com esses elementos são muito pouco polarizadas. Somente com o oxigênio,
elemento da sua preferência, o fósforo realiza uma ligação bastante polar: uma ∆EN de 1,4
corresponde a um carater iônico de aproximadamente 33% (ver Tabela 35 na p. 682).
A utilidade do fósforo na síntese orgânica provém da capacidade de progredir, do menor para
o maior número de coordenação e, ocasionalmente, na direção inversa. As principais
características do fósforo em organo-fosforados são:
1) elevada nucleofilia enquanto está em complexos trivalentes, então reage
voluntariamente com reagentes eletrofílicos fortes,
2) a dupla-ligação P=O é prontamente formada (também as ligações com S, N e
halogênios, enquanto as ligações com C e H são menos favorecidas)
3) a capacidade do fósforo em estabilizar ânions adjacentes.
O fósforo desempenha um papel importante em todos os seres vivos, (ATP faz o transporte de
energia intercelular; polifosfato representa a coluna que dá estabilidade estrutural no DNA e
RNA; afinal, os fosfatos interagem em quase todos os ciclos bioquímicos onde são
introduzidos via fosforilação). Sua utilização na síntese foi explorada sistematicamente
somente a partir dos anos 40 do século passado. Seu uso como intermediário reativo facilitou
o acesso a uma série de substâncias padrões que antigamente requeriam várias etapas de
síntese e forneceram rendimentos insatisfatórios.
A maioria dos compostos organofosforados tem estabilidade hidrolítica limitada. Este fato é
precondição para sua utilização em agrotóxicos aos quais nos temos hoje a pretenção de ser
biodegradáveis. Produtos bioativos degradáveis abrigam menos potencial nocivo ao meioambiente do que, por exemplo, os hidrocarbonetos (poli)clorados que foram usados nos anos
70 do século passado e ainda hoje persistem no ambiente! As aplicações principais dos
organofosforados são então:
•
•
•
•
•
•
Agroquímicos: inseticidas, fungizidas, herbizidas;
Antioxidantes e estabilizantes em plásticos e óleos industriais;
Plastificante para certos polímeros da engenharia;
Polímeros contendo fósforo, inerentemente não-inflamáveis;
Retardante à chama e fumaça, principalmente em tecidos, madeira e aparelhos
elétricos;
Reagente de flotação na mineração;
769
A. Isenmann
•
•
•
Princípios da Síntese Orgânica
Aditivo em óleos lubrificantes e combustíveis hidrocarbônicos;
Solventes aplicados em extração seletiva, inclusive os de natureza polar-aprótica;
Mais recente: agentes anti-tumorais.
Em todo rigor são compostos organo-fosforados somente aqueles que dispõem de uma ligação
P-C. Mas devido à sua ocorrência frequente na natureza viva (por exemplo, no DNA) e da sua
importância industrial como agrotóxico 426, também incluimos os ésteres do ácido fosfórico,
da fórmula geral PO(OR)3, e um derivado do ácido fosfônico, da fórmula P(OR)3, onde o
fósforo apresenta-se apenas ligado ao oxigênio e/ou outros heteroátomos.
Sobre os usos do cloreto de fosforila, POCl3, do pentacloreto de fósforo, PCl5 e o tricloreto de
fósforo, PCl3, já foi relatado em outros contextos neste livro (pp. 144, 292, 355; vista geral no
anexo 2).
10.8.2 Esqueletos inorgânicos contendo fósforo
Os ácidos inorgânicos oxigenados do fósforo têm importância na síntese orgânica, devido à
facilidade da sua esterificação. A série homóloga é:
O
HO
P OH
OH
Ácido fosfórico
O
O
O
H P OH
OH
H P OH
H
H P H
H
Ácido fosfônico
Ácido fosfínico
Fosfanóxido
(Fosforila)
A acidez de todos esses ácidos (menos do fosfanóxido) é na mesma ordem de grandeza. Os
valores pKa a 25 °C são:
• ácido forfórico: pKa,1 = 2,16; pKa,2 = 7,21; pKa,3 = 12,33.
• ácido fosfônico: pKa,1 = 2,00; pKa,2 = 6,70.
• ácido fosfínico: pKa = 1,23.
Atenção:
As fórmulas sumárias destes ácidos, H3PO4, H3PO3, H3PO2 e H3PO, fingem ser ácidos
tribásicos em todos os casos. Mas isso não é verdade, pois a típica acidez se tem somente nos
prótons ligados ao oxigênio. Enquanto disso, os hidrogênios quando ligados ao fósforo
(fosfanos) não têm característica ácida. A explicação deve-se procurar na diferença de
eletronegatividade, ver p. 769.
Note que para os ácidos fosfônico, fosfínico e o fosfanóxido, existem dois isómeros
estruturais cada. Conforme a nomenclatura proposta na p. 770, trata-se do equilíbrio entre as
formas δ3λ3 e δ4λ5.
Figura 41. Os isômeros dos ácidos contendo fósforo de NOX <5.
426
V.M.R. Santos, C.L. Donnici, J.B.N. Costa, J.M.R. Caixeiro. Compostos organofosforados pentavalentes:
histórico, métodos sintéticos de preparação e aplicações como inseticidas e agentes antitumorais. Química Nova
30 (2007) 159-170.
770
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Isômeros do ácido fosfônico:
O
H P OH
OH
> 99%
fosfonato
HO
P OH
OH
< 1%
fosfito
Isômeros do ácido fosfínico:
O
H P OH
H
H P OH
OH
fosfinato
fosfonita
Isômeros do fosfanóxido:
O
H P H
H
fosfinóxido
HO
P H
H
fosfinita
Última linha: nomes genêricos dos compostos parentes, contendo P-C, em vez de P-H.
Em todos os casos, os equilíbrios (medidos em ambiente aquoso) estão deslocados quase
completamente para o lado esquerdo. Todavia, as duas formas isoméricas podem ser
estabilizadas, em forma dos seus ésteres. Os nomes genêricos destes compostos, quando as
ligações P-H estiverem repostos por ligações P-C, estão apresentados na última figura.
A existência dos sais destes ácidos depende fortemente do pH da solução. Sendo assim, o
famoso tampão de fosfato que atua na região neutra, se explica como equilíbrio entre os sais
mono e di-básicos (NaH2PO4 e Na2HPO4, respectivamente):
Figura 42. Equilíbrios do ácido fosfórico em solução aquosa
A diversidade estrutural destes compostos não pára aqui, pois também existem os produtos de
condensação. Em geral vale: menor o teor da água na mistura, maior o grau de condensação.
Isso se entende em termos do princípio de Le Chatelier, já que a água é um dos produtos deste
equilíbrio. Por este motivo a concentração máxima do ácido fosfórico comercial nunca excede
85%, pois acima deste limite temos que contar com uma forte presença dos produtos de
condensação. A tendência da condensação seja apresentada a seguir, apenas para o ácido
fosfórico, e só para os estágios de condensação iniciais:
771
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
O
HO P OH +
OH
HO
P OH
OH
O
O
P O P OH
OH
OH
Diácido fosfórico
(sais: difosfatos)
3O
O2P
PO2
HO
- H2O
Ácido fosfórico
O
O
P
O2
Trimetafosfato
- 3 H+
O
3 HO
P OH
- 3 H2O
OH
ou
-
- 5 H+
O
O
O
O
P O
P O
P O-
O-
O-
O-
Trifosfato
PO2 4-
O2 P O
O
-4
H+
O2 P
O
4 HO
O
O
PO2
Tetrametafosfato
P OH
- 3 H2O
OH
ou
- 6 H+
-
O
O
O
O
O
P O
P O
P O
P O-
O-
O-
O-
O-
Tetrafosfato
Os polifosfatos, dentre eles os metafosfatos de estrutura cíclica e os polifosfatos de cadeia
aberta, são as substâncias segundo mais produzidas no mundo, depois do ácido sulfúrico; são
usados, principalmente, como agentes de limpeza 427 e fertilizante na agricultura 428,
respectivamente. Além disso, os polifosfatos de cadeia aberta são as estruturas
importantíssimas que formam a coluna dos polímeros em DNA e RNA.
427
Detergentes em pó, com finalidade de lavar roupa ou lavar louça, consistem em torno de 50% do seu peso de
metafosfatos. Nestes, exercem um efeito reforçador do agente tensoativo, ajustam o pH do ambiente (que deve
ser alcalino) e abrandam a água dura (= complexação dos íons prejudiciais de Ca2+, Mg2+ e Fe3+). O uso
responsável destes detergentes é indicado, pelo fato de que os esgotos ricos em fosfatos, alimentam o
crescimento de algas (tóxicas) e dão motivo à eutrofização de lagoas e rios.
428
Informe-se sobre as estruturas dos sais de Graham, de Maddrell e de Kurroll, presentes no fertilizante "NPK"
- o que significa amônio + fosfato + potássio. Todos têm a mesma fórmula NanH2PnO3n+1, mas são de diferentes
estruturas e comprimentos de cadeia.
772
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.8.3 Nomenclatura e particularidades dos organo-fosforados
Já a formulação "um derivado do ácido fosfônico" na última frase mostra que a variedade
estrutural dos organofosforados é muito grande. Daí temos necessidade de sistematizar as
classes e a nomenclatura dos compostos organo-fosforados 429. Note que muito conhecimento
estrutural sobre os organofosforados vem do fato de que o núcleo 31P é acessível pela
ressonância magnética, na qual atua com seu spin nuclear de 1/2, igual ao 1H, 13C, e 19F,
facilitando bastante o experimento e a interpretação dos espectros.
Como já dito acima, os NOX preferidos do fósforo são +3 e +5. Dentre eles, existe uma ampla
variedade de diferentes tipos de organo-fosforados. Tratando os compostos organo-fosforados
de forma descritiva, podem-se usar também dois parâmetros para sua identificação: "δ" para
seu número de coordenação e "λ" para sua valência. Neste sistema, uma fosfina seria um
composto δ3λ3, um éster do ácido fosfórico seria um composto δ4λ5 (isto é, o fósforo tem 4
átomos vizinhos dos quais um fica duplamente ligado).
Tabela 44.
Os organofosforados mais comumente encontrados.
• fosfano (ou fosfina, para atender melhor concordância com o Inglês, ver nota de
rodapé 449), δ3λ3, PR3
• fosfinóxido, δ4λ5, OPR3
• fosfinita, δ3λ3, P(OR)R2
• fosfonita e ésteres do ácido fosfonoso, δ3λ3, P(OR)2R
• fosfonato e ésteres do ácido fosfônico, δ4λ5, O=P(OR)2R
• fosfito, δ3λ3, P(OR)3
• fosfinato, δ4λ5, O=P(OR)R2
• fosfato, δ4λ5, O=P(OR)3.
A tabela a seguir 430 foi feita como guia mais em geral (incluidos os nomes em inglês), porém
bastante incompleta.
429
K. B. Dillon, F. Mathey, F., J.F. Nixon. Phosphorus. The Carbon Copy; John Wiley & Sons, 1997.
F.A. Carey and R.J. Sundberg Advanced Organic Chemistry, Part B, 4rd Ed., Springer New York 2000.
Cadogan
Organophosphorus
Reagents
in
Organic
Synthesis,
,
Academic
Press
1980.
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers Organic Chemistry, Oxford 2000.
L.D. Quin. A Guide to Organophosphorus Chemistry; John Wiley & Sons, 2000. ISBN 0-471-31824-8
Um
resumo
das
reações
de
nomes
e
suas
explicações:
http://users.ox.ac.uk/~mwalter/web_05/resources/phos_chem/org_phosph_chem.shtml
Um resumo dos trabalhos originais que contém somente os esquemas reacionais sem texto:
http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/chem842/_chem842-09-Phosphorus.htm
430
Esta
nomenclatura
está
de
acordo
com
"Gold
Book",
acessível
pelo
site
http://www.iupac.org/goldbook/P04549.pdf
Neste site pode-se procurar o nome sistemático para qualquer
composto químico, a partir da sua estrutura desenhada.
773
A. Isenmann
Tabela 45.
Princípios da Síntese Orgânica
Nomenclatura dos compostos organo-fosforados.
Ligações com
P
Somente P-O
Contém P-C
P (NOX +3)
P (NOX +5)
Comentários
Fosfito
(Phosphite)
Fosfonita
(Phosphonite)
Fosfato
(Phosphate)
Fosfonato
(Phosphonate)
sais, ácidos livres,
ésteres
Quelatos com M2+ e
M3+ (são solúveis,
estáveis,
cataliticamente
inativos)
Fosfinita
(Phosphinite)
Fosfina
(Phosphine)
Amidita de fósforo
(Phosphoramidite)
Fosfinato
(Phosphinate)
Fosfinóxido
(Phosphine oxide)
Amidato de fósforo
(Phosphoramidate)
Uma P-C
Duas P-C
Três P-C
Contém P-N
Uma P-N
Contém P-C e
P-N
Contém P-S
Duas P-N
Diamidita de fósforo
(Phosphordiamidite)
Três P-N
-
Uma P-C e
uma P-N
Uma P-C e
duas P-N
Duas P-C e
uma P-N
Uma P-S
-
Duas P-S
-
p.ex. P (+3):
nucleosídio
fosforamidita
P (+5): Fosfocreatina
Diamidato de fósforo p.ex., P (+5):
(Phosphordiamidate) morfolino,
ciclofosfamida
Fosforamida
Hexametilfoforamida
431
(Phosphoramide)
, metepa 432
Fosfonamidato
(Phosphonamidate)
Fosfonamida
(Phosphonamide)
Fosfinamida
(Phosphinamide)
Fosfotionato
(Phosphorothionate)
Tionita de fósforo
(III)
(Phosphorothionite)
Ditionita de fósforo
Fosfoditionato
(III)
(Phosphorodithionate)
(Phosphorodithionite)
O
N P N
N
431
Hexametilfosforotriamida,
, HMPT ou HMPA, é um valioso solvente polar-aprótico, ou seja,
aceitador de ligações de hidrogênio. É suspeito de ter potencial cancerígeno.
O
N P N
N
432
Metepa,
, é um quimoesterilizante, usado por exemplo no controle de pragas, onde deixa o
macho infértil. Outro uso: retardante de chama em téxteis.
774
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.8.4 Compostos orgânicos contendo o fósforo de NOX +5
Ésteres e amidas do ácido fosfórico
Ésteres de fosfato 433 têm a estrutura geral P(=O)(OR)3, com o fósforo no NOX +5. Estas
espécies são de importância tecnológica como retardante de chama e agentes plastificantes.
Nestes ésteres não há ligações P-C. Muitos derivados são encontrados na natureza, como a
fosfatidilcolina (ver próximo esquema). No laboratório, geralmente, esses ésteres são
sintetizados por alcoólise de oxicloreto de fósforo.
Uma série de derivados amido e alcoxo mistas são conhecidos, um exemplo é a
"ciclofosfamida", um medicamento anti-câncer. Também os derivados contendo o grupo P=S
(tiofosfatos) são importantes, como mostra o mais vendido pesticida dos anos 80, a malationa
434
.
Os organo-fosforados preparados em maior escala são, porém, os ditiofosfatos de zinco (sigla
no Inglês: ZDDP), que têm aplicação como aditivo em óleo lubrificante, em motores de
combustão. Milhares de toneladas deste complexo de coordenação são produzidas
anualmente; são acessíveis pela reação de pentassulfeto de fósforo, P4S10, com alcoóis,
levando ao ácido ditiofosfônico. O complexo final se dá em alto redimento, ao neutralizar a
mistura reacional com ZnO.
Todos esses compostos degradam no meio-ambienter num período de poucos dias, através de
hidrólise, liberando fosfato, álcool ou amina orgânica, todos eles derivados de baixa
toxicidade.
O
O
H3C(CH2)16CO
-
O
O
MeO P
MeO
O
OEt
N
P
O O
fosphatidilcolina
(fosfolipídeo em
membranas biológicas)
S
C2 H 5 O
S
N
P
PhO
OPh
PhO
O O
ciclofosfamida
triphenylphosphate
(sólido, retardante de chama; (agente alquilante
usado na quimoterapia)
plastificante de polímeros)
S
C2 H 5 O
P O
OC 2H5
O
H
Cl
O
P
(CH3)3N
Cl
O C(CH2)16CH3
OEt
Pesticidas da família malation
(inseticida)
NO2
C2 H 5 O
P
S
S
S
Zn
P
S
OC2H5
OC2H5
ditiofosfato de zinco
(aditivo em óleo)
Figura 43. Organofosforados de importância industrial, contendo P(V).
433
J. Svara, N. Weferling, T. Hofmann “Phosphorus Compounds, Organic” em Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry Wiley-VCH, Weinheim, 2006. doi:10.1002/14356007.a19_545.pub2
434
Informa-se sobre os parâmetros dos pesticidas no site: http://www.pesticideinfo.org/
775
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Ácidos fosfônicos e fosfínicos e seus ésteres
Os ésteres de ácido fosfônico têm a fórmula geral RP(= O)(OR')2. Os fosfonatos, além de ser
reagentes valiosos na síntese de alquenos (ver reação de Horner-Wadsworth-Emmons, p.
783), têm muitas aplicações técnicas. Um famoso membro é o "glifosato", mais conhecido
como Roundup, um dos herbizidas de espectro largo mais utilizados hoje. Com a fórmula
(HO)2P(O)CH2NHCH2CO2H, este é um derivado do aminoácido glicina. Bisfosfonatos
pertencem a uma classe recente de medicamentos para tratar a osteoporose. Uma história
triste tem o gás de combate "Sarina", agente que paralisou o sistema nervoso dos soldatos na
2a guerra mundial, um fosfonato contendo tanto as ligações C-P quanto F-P.
Em geral, os fosfonatos exercem um efeito quelante frente íons metálicos M2+ e M3+. Sendo
assim, prevêm a precipitação dos metais, mas também inibem sua atividade catalítica. Um
efeito deste já conhecemos dos poli e pirofosfatos, também, que são aplicados em grandes
quantidades nos sabões em pó onde atuam como abrandadores da água dura 435. Os fosfonatos
agora formam complexos mais estáveis ainda que não quebram até altas temperaturas e outras
condições adversas.
Fosfinatos apresentam duas ligações de P-C, com a fórmula geral R2P(=O)(OR'). Um membro
comercialmente importante é o herbicida "glufosinato", sua estrutura é bastante semelhante ao
"glifosato".
O
O
(CH3)2CH O
P CH
3
F
HO
Sarin
(gás de combate)
N
O
H3 C
O
P
N
H
O
N
P OH
OH
Glifosato
(Roundup, herbizida)
O
HO
O
O
OH OH
NH2
P OH
HO P
Fosfomicina
OH OH
(antibiótico de espectro largo)
Bisfosfonato; ácido zoledrônico
(medicamento para osteoporose)
O
P OH
CH3
Glufosinato
(herbizida)
Figura 44. Exemplos dos ésteres de fosfonatos e fosfinatos: Sarin (fosfonato), glyphosate
(fosfonato), fosfomicina (fosfonato), o ácido zoledrônico (fosfonato), e glufosinato (fosfinato).
Em solução aquosa, ácidos fosfônicos ionizam para seus sais, também chamados de
"organofosfonatos".
435
"agua dura" é uma expressão quando a água de lavagem ou outro processamento, contém íons M2+ e M3+,
destes principalmente Ca2+ e Mg2+.
776
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.8.5 Vista-geral sobre o preparo e as reações dos compostos de P(V).
•
•
•
•
Sem dúvida, a síntese de olefinas segundo Wittig (p. 777) é a reação mais citada e
conhecida que envolve compostos organofosforados.
A reação de Michaelis-Arbuzov (p. 792) é o principal método para a síntese de
transformar os fosfitos (somente ligações P-O), em fosfonatos (com uma ligação P-C).
Na reação de Horner–Wadsworth–Emmons (p. 783) e na homologação de SeyferthGilbert (p. 784), os fosfatos reagem com compostos carbonilados, fornecendo
alquenos e alquinos, respectivamente.
A reação de Kabachnik-Fields é um método para a preparação de aminophosphonatos
(ver p. 786).
Todos os compostos produzidos por essas reações contêm uma ligação P-C que conta com
aproximadamente 260 kJ.mol-1, então é relativamente estável (compare também as energias
referidas na p. 805 e a tabela no anexo 2 deste livro). Em consequência, os ésteres hidrolisam
dando derivados dos ácidos fosfônico e fosfínico, mas não fosfatos (quer dizer que a ligação
P-C permanece por mais tempo).
10.8.6 Síntese de Wittig
A obtenção de olefinas a partir de compostos com grupo carbonila, em uma única etapa
reacional, foi descoberta em 1949 e revolucionou a síntese orgânica. Por isso G. Wittig
(Freiburg, Alemanha) foi laureado com o prêmio Nobel em 1979. A olefinação do grupo
carbonila pode também ser efetivado com reagentes sem fósforo, porém estas sínteses sofrem
de certas restrições estruturais (ver reação de McMurry, p. 468 e reagente de Tebbe, p. 800,
por exemplo).
Existem muitas variações da reação de Wittig. Em qualquer caso o “reagente de Wittig” é
preparado a partir de um composto organo-fosforado, no qual o carbono fica polarizado
negativamente e o fósforo representa o pólo positivo. Podem ser utilizados alquilfosfinas,
arilfosfinas, ácidos alquil-fosfônicos e seus ésteres.
Preparo dos reagentes organo-fosforados, precursores do reagente de Wittig
Da grande variedade de reações foram selecionadas quatro rotas que podem ser consideradas
mais importantes para acessar os reagentes organo-fosforados aplicados na olefinação de
Wittig.
A primeira reação serve para obter-se fosfinas alifáticas e aromáticas, a partir da fosfina. Essa
reação de importância industrial ocorre em toda analogia à SN das aminas e, de maneira
semelhante, podem formar-se sais quaternários de alquilfosfônio, ao usar um excesso de
agente alquilante, RX.
PH3
+ 3R I
- 3 HI
Fosfina
(= nucleófilo)
PR3
+ R I
- HI
Alquilfosfina/
arilfosfina
R4P+ ISal quaternário
de alquilfosfônio/
de arilfosfônio
Como a trifenilfosfina é um composto comercial, então pode ser feita essa SN2 diretamente a
partir da etapa intermediária:
777
A. Isenmann
P
Princípios da Síntese Orgânica
+ CH3 Cl
SN2
P
base
forte
CH3
-
Cl
P
- HCl
CH2
ilídeo
O que já sabemos sobre as reações do tipo SN2 (p. 50), elas ocorrem mais facilmente com
haletos de metila e com haletos em carbono primário, devido ao menor impedimento espacial.
Já inclusa, no esquema reacional aima, é a etapa de desprotonação do trifenil metil fosfônio:
como veremos a seguir, esta é uma etapa essencial no preparo do reagente de Wittig. O
produto pode ser formulado como zwitterion, conforme a última estrutura do esquema; daí se
chama de ilídeo, aqui de fosforilídeo. Outra fórmula de mesomeria do composto (não
mostrada) contém a dupla ligação P=CH2; daí se chama de ileno, aqui de fosforileno.
A segunda reação de síntese é um método de laboratório muito versátil – não só para fosfinas,
mas também para acoplar o grupo orgânico em vários outros metais e não-metais, a partir de
reagentes de Grignard (ver também: vista geral sobre as reações do PCl3, no anexo 2 deste
livro; reações de metatese e transmetalação, p. 700).
(C2H5)3P + 3 MgCl2
PCl3 + 3 C2H5MgCl
"Grignard"
A terceira síntese representa uma variação da reação de Wurtz-Fittig (1855), por sua vez uma
das mais antigas reações organometálicas, conhecida muito antes da reação de Grignard. É a
síntese mais aplicada para acessar arilfosfinas, PAr3, arilarsinas, AsAr3, e arilestilbinas,
SbAr3.
3 Ar Cl
+
Clorobenzeno
PCl3
+
6 Na
Ar3P
+
6 NaCl
Wurtz-Fittig
Finalmente, sendo mencionado o acesso aos ésteres do ácido alquilfosfônico, a serem
aplicados na olefinação segundo Horner-Wadsworth-Emmons (HWE), uma variação bastante
prática da reação-mãe de Wittig. O material de partida é um trialquilfosfito (que contém o
fósforo no NOX +3). Esta reação, conhecida como reação de Michaelis–Arbusov, é muito
variável e representa um bom método para criar novas ligações carbono-fósforo. Tanto a
reação de HWE, quanto a Michaelis–Arbusov são discutidas mais em detalhe, nas pp. 783 e
792, respectivamente.
778
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
P(OR)3
+ R´ X
R
O
R´ P OR
- R X
OR
R´
P OR
OR
Éster do ácido
alquilfosfônico
Michaelis-Arbusov
Mecanismo da reação de Wittig
A partir dos precursores descritos acima, especialmente do sal quaternário de alquil e/ou arilfosfônio, é liberado o reagente de Wittig ativado, por tratamento com uma base bastante forte.
A desprotonação ocorre no carbono, vizinho do fósforo (= posição α). As bases mais
utilizadas são fenilítio, butilítio, hidreto de sódio, menos frequente o t-butóxido. Resulta um
composto zwitteriônico que, graças aos orbitais d do fósforo, recebe estabilização mesomérica
em forma de uma dupla ligação. Lembre-se que as valências do fósforo não são restritas a 8
elétrons, porque é um elemento do 3o período. As duas formas de ressonância indicadas no
esquema abaixo se chamam fosforilídeo e fosforileno; em geral se trata da mesomeria ilídeoileno (ver também mais adiante, p. 799). Um ilídeo é definido como molécula que carrega as
duas cargas opostas em átomos vizinhos, enquanto o átomo negativo deve ser um carbânion
436
.
Ph3P
CH R1 Base forte
- H+
R2
Ph3P
C R1
R2
Ilídeo
Ph3P
C R1
R2
Ileno
A reação de Wittig provavelmente é a síntese de alquenos mais aplicada no mundo. É uma
reação de fácil execução e requer ou um aldeído ou uma cetona de material de partida. Ao
contrário das reações de Julia (ver p. 157; também: Ramberg-Bäcklund, p. 155) e de Peterson
(p. 832), a reação de Wittig se procede em somente uma etapa, portanto, é uma operação mais
direta e mais comumente empregada. Os fosforilídeos são nucleófilos altamente reativos e
podem atacar em um centro eletrofílico, mais comumente representado pelo grupo carbonila
de um aldeído ou uma cetona. Isso gera uma espécie duplamente carregada, chamada de
betaína 437, o que pode ciclizar para um anel de 4 membros, o oxafosfetano (ou
fosfaoxetano). Oxafosfetanos são bastante instáveis e sujeitas à eliminação sin. Isso ocorre
rapida e completamente e leva ao alqueno (subproduto) e um óxido de fosfina (coproduto). É
a alta estabilidade da nova dupla-ligação P=O que leva essa reação adiante.
436
Essa restrição de ter um C- não se faz em "zwitteríons", o que torna essa expressão mais abrangente. Pelas
definições dadas, o aminóxido, R3N+O-, pode ser chamado de zwitterion, mas não de ilídeo. Por outro lado, a
isonitrila (ver nota de rodapé 275, p. 418) é tanto zwitterion quanto ilídeo. Também relacionada é a expressão
"betaina" que, por sua vez, contém um grupo "ônio" (amônio, fosfônio, sulfônio, etc) e um ânion (geralmente um
grupo carboxilato), enquanto a maioria das betainas tem esses grupos mediatos por pelo menos dois carbonos
neutros.
437
A diferença entre um zwitteríon e uma betaína é que no primeiro caso cátion e ânion são vizinhos diretos,
enquanto no segundo caso são mediados por pelo menos um átomo neutro.
779
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Protótipo da reação de Wittig
Ar3P
+ H 3C
Ar3P+ CH3 Br-
Br
Base forte
- HBr
Ar3P CH2
Ar3P
CH2
Mesomeria ilida-ileno
"Metilenofosforano"
O
+ R C
H
Ar3P
CH2
O
CHR
Oxafosfetano
Ar3P O
Ar3P O
Fosfinóxido
+ H2C CHR
Alqueno
= produto principal
Os rendimentos da reação de Wittig geralmente são altos, tanto com aldeídos quanto com
cetonas. Até amidas podem reagir neste sentido, fornecendo enaminas que, por sua vez,
representam reagentes muito versáteis na síntese orgânica (ver p. 413). Isto se explica com a
alta afinidade do fósforo para o oxigênio. Essa afinidade se evidencia também na facilidade
com que ocorre a oxidação de trialquilfosfinas, fornecendo trialquilfosfinóxido.
R3P
O2
R3 P
O
Fosfinóxido
Em comparação ao seu homólogo mais leve, o aminóxido (ver p. 146), a ligação P=O é muito
mais firme. Fosfinóxidos são produtos cristalinos e bastante estáveis, um fato que se deve ao
emprego de orbitais d do fósforo na dupla-ligação P=O.
Já com mais dificuldade ocorre a reação de fosforilenos com outras duplas-ligações do que
C S
C N
em aldeídos ou cetonas, tais como C=O em amidas ativadas,
e
.
De forma mais em geral, os metilenofosforanos têm hoje o papel de nucleófilos de poder
médio a forte, em muitas sínteses orgânicas 438.
Os próprios fosfinóxidos (ver também p. 787) podem ser desprotonados, também, desde que a
base for suficientemente forte (hidretos de Li ou Na, LiAlH4, etc...) e/ou tenham um grupo
retirador de elétrons que apoia a formação do carbânion. Resulta então um outro ilídeo a ser
capaz de adicionar num composto carbonila, como foi visto no caso do tetraalquilfosfônio
cátion discutido acima. Esta variação da reação-mãe de Wittig é conhecida como reação de
Horner-Wittig 439.
Além dos bons rendimentos, a síntese de Wittig ainda tem outras vantagens sobre as demais
sínteses de olefinas (apresentados no cap. 2.2):
• A síntese de Wittig não percorre em nenhum momento o estado de carbocátion - muito
pelo contrário! Assim, não observamos aquelas isomerizações típicas, no esqueleto
carbônico do substrato. Com isso, a síntese de Wittig pode ser vista como reação
limpa.
438
H.J. Bestmann, Wittig Chemistry - Topics in current chemistry, Springer Berlin 1983.
D.C. Reuter, J.E. McIntosh, A.C. Guinn, A.M. Madera, Synthesis 2003, 2321-4.
Review: A. Pascariu, G. Ilia, A. Bora S. Iliescu, A. Popa, G. Dehelean, L. Pacureanu, Wittig and Wittig-Horner
reactions under phase transfer catalysis conditions, Central European Journal of Chemistry 4 (2003) 491-542.
439
780
A. Isenmann
•
Princípios da Síntese Orgânica
Na discussão das eliminações foi abordada a dificuldade de produzir alquenos onde a
insaturação fica na extremidade da cadeia carbônica. Isso foi referido como
"orientação de Hofmann" (ver p. 142). Já a rota de Wittig se mostra especialmente
adequada para produzir este tipo de alqueno. Conforme o protótipo da reação
apresentada acima, o preparo do reagente metil-Wittig (PPh3 + CH3X) é especialmente
fácil.
Estereosseletividade da reação de Wittig
Qual o produto principal, olefina de configuração Z ou E, depende das condições reacionais
(tipo de substituintes, teor de sal, tipo de solvente 440).
De modo geral, pode-se esperar a preferência para alquenos cis (ou Z; nomenclatura ver p.
129) onde foram usados fosforilídeos não estabilizados; a predileção seria o alqueno trans (ou
E) quando o fosforilídeo é estabilizado por grupos arilas ou retiradores de elétrons, sendo
vizinhos ao carbânion do ilídeo.
Ilídeos que possuem grupos substituintes retiradores de elétrons (ésteres, nitrilas, amidas, etc)
ou favorecem uma conjugação via elétrons π (arila, vinila), facilitam a desprotonação do sal
de fosfônio, então estabilizam o ânion. É estes tipo de zwitteríon que leva à formação de
alquenos E.
Segue um exemplo de olefinação de Wittig, a partir de um ilídeo estabilizado 441. Note que os
ilídeos estabilizados geralmente só reagem com aldeídos, mas não com cetonas.
CHO
O
Ph3P
O
CH2
EtO- /
EtOH
O
O
O
O
Ph3P
H
Ph3P
O
O
Ilídeo
estabilizado
H
Alqueno da configuração E
Há muita discussão a respeito de porque ilídeos estabilizados levam ao alqueno E. Foi
proposto que a estabilidade extra do ilídeo torna a formação do anel oxafosfetano reversível e,
portanto, a estereosseletividade obedece as condições termodinâmicas (compare: controle
termodinâmico versus cinético, p. 133). Supomos que a reorganização do intermediário
cíclico ocorra mais rapidamente do que a eliminação para o alqueno. Daí a etapa
estereoespecífica deixará de depender da proporção inicial de oxafosfetanos diastereoisoméricos (que foi, por sua vez, determinada pela cinética). Apreciação da estrutura do anel
oxafosfetano (anti) revela que o isômero termodinamicamente mais estável é aquele que
possui os substituintes volumosos em lados opostos. E um anel desta configuração leva à
eliminação para o alqueno E. Este caminho de eliminação deve ser mais rápido do que o do
correspondente aqueno Z, devido à exclusão estérica nos respectivos estados de transição.
Portanto, o diastereoisômero anti leva ao alqueno E e o diastereoisômero sin ao alqueno Z. A
440
H.J.Bestmann, Selected topics of the Wittig reaction in the synthesis of natural products, Topics in current
chemistry 109 (1983) 85.
441
Outros ilídeos estabilizados, do tipo (RO)2P(=O)CH-ewg, seriam apresentados na reação de HWE, p. 783.
781
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
equilibração dinâmica dos oxafosfetanos diastereoisômeros favorece o diastereoisômero anti
e, portanto, o alqueno E predomina.
Ph3P
O
lento
MeO2C
O
O
MeO
C
CH
PPh3 +
"sin"
MeO
RCHO
Ph3P
Ilídeo
R
O
rápido
O
C
MeO
R
MeO2C
R
R
"anti"
Ilídeos não estabilizados, por exemplo, aqueles feitos a partir de PPh3 e um simples haleto
orgânico, R-X, levam ao alqueno Z. Essa reação é governada pela etapa mais rápida, isto é,
tem controle cinético. Note que um ilídeo não estabilizado reage tanto com aldeídos quanto
com cetonas, por ser mais reativo do que o estabilizado.
PPh3 n-C13H27CHO
"Z"
11
ou
PPh3
NaNH2 / NH3
PPh3
PhCHO
87% alqueno Z
Modificação da reação de Wittig, segundo Schlosser.
Como foi mostrado anteriormente, ilídeos reativos favorecem a produção de alquenos E -isso
acontece quando o equilíbrio entre as betaínas eritro e treo é acelerado. O controle
termodinâmico é geralmente acoplado a temperaturas reacionais mais altas, condições sob
quais um equilíbrio possa se estabelecer. No entanto, foi demonstrado que o emprego de um
excesso de reagente organometálico (comumente usado para desprotonação do sal de
fosfônio) leva de maneira selectiva ao alqueno E, também. Este processo envolve a metalação
da posição α da betaína que é inicialmente formada, e favorece um ilídeo oxidofosforado
(betaína-ilídeo). Esta betaína-ilídeo pode sofrer inversão, mesmo a baixas temperaturas (-78
ºC), entrar em equilíbrio e produzir o estereoisômero energeticamente mais favorável. Em
seguida, a mistura reacional pode ser extinta (ou apanhada; em inglês: "quenching") com um
doador de prótons. Está sendo apanhada então a betaína-ilídeo treo (mais estável) e leva
irreversivelmente ao alqueno E.
782
A. Isenmann
PPh3
Princípios da Síntese Orgânica
LiX
O
R
H
R1
H
R2
PPh3
Li
excesso
Betaína
Li
R1
LiX
O
PPh3
LiX
O
H+
PPh3
R1
H "quenching"
Li
R2
R1
Betaína-ilídeo
H
"treo"
H
R2
Betaína-ilídeo
"eritro"
R1
H
LiX
O
H
R2
H
"E"
R2
A reação de Horner-Wadsworth-Emmons
Ésteres do fosfonato, (RO)2P(=O)R, também podem ser desprotonados no carbono adjacente
ao fósforo, de forma semelhante aos sais de fosfônio na reação de Wittig. Usa-se geralmente
hidreto de sódio ou um alcóxido em álcool como base. Resulta um ânion que parece muito ao
enolato, e como tal pode reagir com aldeídos ou cetonas, levando de maneira eficiente a
alquenos E. A formação de alquenos a partir de fosfonatos é referida como reação de HornerWadsworth-Emmons ("HWE"; 1958). O exemplo dado abaixo é a síntese de "polizonimina"
que é um repelente natural de insetos, secretado por milípedes.
A reação de HWE tem algumas vantagens práticas sobre a reação de Wittig, já que envolve
ilídeos estabilizados que, uma vez hidrolisados, leva a um sub-produto organofosforado
solúvel em água. Isso facilita muito o processo de purificação do produto.
Uma olefinação via éster do ácido alquilfosfônico é indicada, especialmente quando o
fosforilídeo intermediário recebe estabilização por uma função dentro do grupo R´ que age
como retirador de elétrons (em inglês: EWG, electron withdrawing group). Isto pode ser:
O
(RO)2P
R´
CH
O
O
, com R´ =
R´´
Ar ,
,
C
R
C
C
,
C
,
C N
OR
.
Estas funções atenuam a alta densidade eletrônica no carbânion do fosforilídeo, seja por efeito
indutivo (atração do par de elétrons) ou por conjugação por elétrons π (espalhamento do par
de elétrons), isto claramente é uma vantagem energética. Por consequência, a desprotonação
do carbono ligado ao fósforo fica mais fácil. Enquanto um composto não estabilizado (=
reação clássica de Wittig, p. 777) necessita uma base bastante forte (LDA, BuLi, NaH... todas
com pKa > 35, compare também "Vista geral sobre os ácidos e bases", no anexo 2 deste livro),
um composto estabilizado já pode ser desprotonado em posição α ao aplicar um alcóxido
(pKa < 20), em certos casos até por hidróxido (pKa = 15), para formar o ilídeo. O
procedimento experimental torna-se assim bastante simples. Com as fórmulas de mesomeria
dadas a seguir pode-se visualizar a estabilização; note-se que em ilídeos não-estabilizados a
última estrutura falta.
Preparo do fosforilídeo:
783
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
O
P(OEt)3 + Br
CH2 C
O
(EtO)2 P CH2 C
OCH3
+ CH3O- CH3OH
O
OCH3
O
O
(EtO)2 P CH C
O
O
(EtO)2 P CH C
(EtO)2 P CH C
OCH3
O
OCH3
OCH3
Fosforilida estabilizada
Acoplamento do fosforilídeo a uma cetona:
O
O
+ EtO P
EtO
O
t-BuO- K+
C O
OEt
EtO
Isômero E
"Polizonimina"
Mais um exemplo da síntese de HWE:
O
O
O
(C2H5O)2P CH2 C6H5
+
+ NaH
- H2
(C2H5O)2P CH C6H5 Na
"glime"
(C2H5O)2P O- Na+
+
O C(C6H5)2
C6H5 CH C(C6H5)2
Note que não só os fosfonatos, fórmula geral (RO)2P(=O)R, servem para formar ilídeos
estabilizados. Também dos fosfinóxidos, R3P=O, se sabe dessa reatividade; também eles
podem ser utilizados em olefinações, na literautra muitas vezes referida como reação de
Horner-Wittig (p. 780).
Homologação de Seyferth-Gilbert
Uma arilcetona (ou um aldeído) reage com um reagente bastante específico, o dimetil
(diazometil)fosfonato 442, sob a influência da base não-nucleofílica t-BuO-K+, fornecendo um
alquino 443:
442
D.Seyferth, R.S.Marmor, P. Hilbert, J.Org.Chem. 36 (1971) 1379-1386; J.C. Gilbert, U. Weerasooriya,
J.Org.Chem. 47 (1982) 1837-45.
443
Sobre outras reações recentes que levam à alquinos terminais, recorra p. 803.
784
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
H
N
O
Ar
P(OMe)2
N
R
Ar
t-BuO- K+
R
Desde o início, esta reação deve ser conduzida a baixas temperaturas (gelo seco, -78 °C) e sob
influência da base t-BuO- K+. Ela representa uma variação da reação de Horner-WadsworthEmmons (p. 783). Infelizmente, o reagente necessário é um fosfonato instável e, portanto, não
é disponível comercialmente 444.
A reação é chamada de "homologação" porque o produto desta reação tem exatamente um
carbono a mais do que o material de partida.
Mecanismo:
A desprotonação do reagente de Seyferth 445 fornece um carbânion que efetua o ataque
nucleofílico ao carbono do grupo carbonila, do substrato. O produto desta etapa é um
composto cíclico de quatro membros, então um oxafosfetano (menos usado: fosfaoxetano). A
eliminação de dimetilfosfato leva ao intermediário, um composto vinílico com grupo diazo.
Ao cessar a refrigeração e elevar a temperatura reacional aos poucos, esse composto libera N2.
No carbeno que resulta desta etapa, ocorre uma migração do carbono mais rico em elétrons,
então do grupo Ar. Produto final deste rearranjo é, como visto acima, um alquino final.
H
t-BuO-
O
O
O
P(OMe)2
P(OMe)2
N
- t-BuOH
N
Ar
R
R
O-
O
P(OMe)2
Ar
N
N
N
N
R
R
O
Ar
C N N
O
P(OMe)2
N
N
Fosfaoxetano
Ar
O
- -O P(OMe)2
R
R
C N N
Ar
- N2
C
Ar
Carbeno
°
Ar
R
Alquino
444
D.G.Brown, E.J.Velthuisen, J.R. Commerford, R.G. Brisbois, T.R. Hoye, A convenient synthesis of
dimethyl(diazomethyl)phosphonate, Seyferth-Gilbert reagent, J.Org.Chem. 61 (1996) 2540-2541.
445
Note que o mesmo pesquisador, D. Seyferth, indicou um outro reagente para a geração confortável de
diclorocarbeno, ver p. 758.
785
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Provou-se vantajoso usar um derivado mais estável do fosfonato, o dimetilester do
(diazoacetona)ácido fosfônico, que pode ser tratado em metanol absoluto e carbonato de
potássio. Este reagente forma em partes o metóxido de potássio que se liga ao carbono do
grupo carbonila, formando o reagente de Seyferth "in situ”. Esta etapa é incomum, mas
representa a reversa de uma acilação. Portanto pode ser chamada de "quebra de acila"
(compare a reação dos compostos 1,3-dicarbonilados chamada de "quebra de ácido", p. 462).
O
O
(MeO)2P
H3C
N
C
O
N
(MeO)2P
K2CO3, MeOH abs.
"MeO-"
O
H3C
N
N
Quebra de
acila
(MeO)2P C N N
+
C O-
H3C
OCH3
O
C
OCH3
446
Este método, segundo Bestmann , permite a síntese de alquinos em uma etapa (inglês: onepot-reaction), sem a necessidade de usar bases fortes.
Reação de Kabachnik-Fields
A reação de Kabachnik-Fields 447 é uma típica reação multicomponente (ver outras no cap.
416), entre elas está relacionada com a reação de Mannich (p. 491). Reagem uma amina, um
composto carbonilado e um dialquilfosfito. Na maioria das aplicações desta rota usam-se
aldeídos, mas também funciona com cetonas. O resultado é, de maneira bem definida, um
aminofosfonato, com grande potencial biótico, já que é estruturalmente relacionado com αaminoácidos 448.
O
R1
N
R3
R3
H
H
+
N
O
R2
R1
R2
H P OR5
R4 O
- H2 O
O
R1
NH
R2
P OR
5
OR4
R3
A primeira etapa desta síntese é a formação de uma imina. Segue uma reação de adição na
dupla-ligação C=N, efetuada pelo fosfonato (envolvendo a ligação P-H). A reação pode ser
acelerada por uma combinação de ácidos de Lewis e agentes desidratantes.
446
S. Müller, B. Liepold, G.J. Roth, H-J. Bestmann, Synlett 1996, 521.
Reação desenvolvida independentemente em 1952, por M.I. Kabachnik e T.Y. Medved na Rússia e E.K.Fields
nos Estados Unidos. Nova revisão desta síntese: N.S. Zefirov, E.D. Matveeva, ARKIVOC 2008 (2008) 1-17;
acessado pelo site: http://www.arkat-usa.org/get-file/22930/
448
Usa-se a expressão "bio-isosterismo" para este caso: na química medicinal, isto significa que uma nova
molécula sintética, embora ter outros grupos funcionais, mostrar efeitos no organismo semelhantes ao original,
ou seja, à molécula biológica. Assim se explica a estratégia muito aceita no desenvolvimento planejado de novos
fármacos, de procurar por derivados pouco modificados que tenham um maior efeito biológico do que a
molécula original.
447
786
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.8.7 Fosfinóxido e compostos com agrupamento homólogo de P-N
Os fosfinóxidos (designação δ4 λ5, conforme Tabela 44, na p. 773) tem a estrutura geral
R3P=O (onde o NOX formal do fósforo é +5). Os fosfinóxidos são capazes de estabelecer
ligações de hidrogênio, portanto, alguns são solúveis em água. A ligação P = O é muito polar,
com um momento dipolar de 4,51 D para trifenilfosfinóxido. Compostos relacionados ao
fosfinóxido são as imidas (R3P=N-R) e calcogenetos relacionados (R3P=E, onde E = S, Se,
Te). Estes compostos se destacam por estabilidade térmica acima dos demais compostos
organo-fosforados, mesmo assim não são utilizados em quantidades significativas, por
enquanto. Podem ser aplicados, por exemplo, numa variação da reação de Wittig segundo
Horner, ver p. 780).
10.8.8 Sais de fosfônio e fosforanos
Compostos com a fórmula [PR4+] X- compreendem os sais de fosfônio (designação δ4 λ4).
Estas espécies têm fósforo tetraédrico de NOX +5, devido à carga positiva no P. Do ponto de
vista comercial, o membro mais importante é cloreto de tetraidroximetilfosfônio,
[P(CH2OH)4] Cl, que é usado como retardador de chama em têxteis. Aproximadamente 2000
toneladas dos sais de cloreto e de sulfato são produzidos anualmente, através da reação do
fosfano com formaldeído, na presença do ácido mineral:
PH3 + HX + 4 CH2O → [P(CH2OH)4]+ XUma série de sais de fosfônio podem ser preparados por alquilação/arilação de
organofosfinas:
PR3 + R'X → [PR3R'+]XRelembre-se:
A metilação de trifenilfosfina é a primeira etapa na preparação do reagente de Wittig (p. 777).
OH
Ph
P
HO
OH
OH
Ph
Ph
P
CH2
Ileno
Ph
Ph
Ph
P
CH2-
Ilídeo
Ph
Ph
P
Ph
Ph
Ph
Figura 45. Típicos compostos como fósforo (V): os íons fosfônio P(CH2OH)4+, duas
estruturas de ressonância do reagente de Wittig, Ph3PCH2 e pentafenilfosforano, um dos
raros composto com 5 ligações P-C.
A substância-mãe dos fosforanos é PH5, (δ5λ5), que é desconhecido. Por outro lado, seus
parentes contendo dois haletos e substituintes orgânicos no fósforo são bastante comuns.
Aqueles com cinco substituintes orgânicos são raros, apesar de P(C6H5)5 é conhecido (pode
ser feito a partir de P(C6H5)4+, alquilado por fenilítio).
787
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Fosforilídeos são fosforanos insaturados, apresentados na p. 777 como reagentes de Wittig,
por exemplo, CH2=P(C6H5)3. Estes compostos apresentam fósforo (NOX +5) tetraédrico
(designação δ4 λ5), então são considerados parentes dos óxidos de fosfina. Eles também são
parentes do sais de fosfônio, mas por desprotonação e não por alquilação.
10.8.9 Compostos contendo fósforo (NOX +3)
Fosfitos, fosfonitos e fosfinitos.
Fosfitos, às vezes chamado de ésteres fosfitos, têm a estrutura geral P(OR)3, com o fósforo no
NOX +3 (designação δ3 λ3). Essas espécies são facilmente acessíveis, a partir da alcoólise de
tricloreto de fósforo (compare também quadro de vista geral das reações do PCl3, no anexo 2
do livro):
PCl3 + 3 ROH → P(OR) 3 + 3 HCl
Essa reação é bem universal, assim um grande número destes fosfitos é conhecido. Fosfitos
são empregados nas reações de Perkow (ver p.793) e de Michaelis -Arbuzov (pp. 777 e 792).
Eles também servem como ligantes na química organometálica.
Intermediário entre fosfitos, P(OR)3, e as fosfinas, PR3, são os fosfonitos, (P(OR)2R) e os
fosfinitos (P(OR)R'2). Essas espécies podem ser feitas via alcoólise dos cloretos de fosfina,
PClR'2, e fosfona, PCl2R', respectivamente.
Organofosforados com P(NOX +3): fosfanos e fosfinas
A substância-mãe dos fosfanos é PH3 449. A reposição de um ou mais hidrogênios por grupos
orgânicos (alquila ou arila) leva aos organofosfanos PH3-xRx, geralmente referidos como
fosfanos, também.
No sentido ampliado podemos incluir na família dos fosfanos também os compostos onde o
fósforo tem NOX ≤3, isentos os elmentos mais eletronegativos, O e N.
H
(CH3)2 P
H H
Ir
P(CH3)2
P H
PPh2
PPh2
Ph
Ph
P
P
Ph
P
P
Ph
P
Ph
Figura 46. Alguns compostos organofosforados de NOX baixo: um complexo de um ligante
quelato de organofosfina, um ligante quiral da família de difosfina (usados na catálise
homogênea), a fosfina primária PhPH2, e um composto com fósforo(I), (PhP)5.
449
PH3 é chamado de "fosfano". Na literatura em inglês, porém, é frequentemente referido como "fosfina".
788
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Ligantes de fosfinas para complexos de metais
Fosfinas como a trimetilfosfina são importantes ligantes na química organometálica.
Principalmente devido à sua utilidade na catálise homogênea e assimétrica, uma variedade de
difosfinas quirais foi desenvolvida, tais como BINAP e DIPAMP (usados na síntese de Ldopa ou em outras sínteses assimétricas; compare p. 225). A grande família dos ligantes de
fosfinas (inclusive as difosfinas), quando aparece em complexos com metais, é abreviada por
"phos".
PPh2
PPh2
PPh2
O
PCy2
O
i-Pr
O
i-Pr
PPh2
XantPhos
SPANphos
i-Pr
XPhos
O
PCy2
MeO
OMe
O
PPh2
O
PPh2
CH3
TriPhos
O
sPhos
PPh2
PPh2
Ph2P
SEGphos
OMe
PPh2
PPh2
H3C
CH3
Ph2P
PPh2
MeO
P
P
Chiraphos
BINAP
DIPAMP
Figura 47. Seleção de alguns ligantes fosfinas (= "phos")
Comparação das fosfinas com aminas
O átomo de fósforo em fosfinas tem o NOX formal de +3 (δ3λ3 , conforme p. 773). Apesar
disso, as fosfinas são comumente considerados homólogos das aminas (NOX do nitrogênio: 3), porque N e P são do mesmo grupo da tabela periódica. Em analogia às aminas, as fosfinas
têm uma geometria molecular trigonal-piramidal, embora muitas vezes os ângulos CPC são
menores do que CNC - pelo menos na ausência de efeitos estéricos: desde 98,6° em
trimetilfosfina até 109,7° en tris(t-butil)fosfina (compare: já na amônia o ângulo HNH =
107,8°). Quando usados como ligantes, a ocupação espacial pode ser estimada através deste
ângulo CPC. A barreira de inversão é muito maior em fosfinas do que em aminas (que conta
com apenas 30 kJ.mol-1, no caso da trimetilamina). Sendo assim, é possível separar uma
fosfina com três diferentes substituintes em um par de enanciômeros; à temperatura ambiente
esses isômeros ópticos são estáveis.
Fosfinas são geralmente menos básicos do que as aminas correspondentes, então os sais de
fosfônio mais ácidos do que os sais de amônio. Por exemplo, o íon fosfônio, PH4+, tem um
pKa de -14, em comparação com 9,21 para o amônio. Já a acidez do íon trimetilfosfônio,
789
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
PH(CH3)3+, é somente ligeiramente acima da do trimetilamônio (pKa de 8,65 e 9,76,
respectivamente). No entanto, a trifenilfosfina (pKa do íon trifenilfosfônio: 2,73) é mais básica
do que a trifenilamina (pKa do trifenilamônio: -5), principalmente porque o par de elétrons
livre do nitrogênio em NPh3 é parcialmente deslocalizado em cima dos três anéis fenila. Isto
se deve ao fato de que nitrogênio e carbono são elementos do mesmo período, portanto têm
orbitais de valência da mesma ordem de grandeza - o que não é o caso na combinação C-P. A
mesma consideração no pirrol, onde o par de elétrons livre no nitrogênio é deslocalizado e
contribui à aromaticidade (portanto o pirrol e pouco básico), enquanto no equivalente do
fósforo, "fosfol", o par de elétrons é bem localizado no P.
A reatividade de fosfinas bate com a das aminas em relação à nucleofilia e na tendência de
formação de sais de fosfônio com a estrutura geral PR4+ X-. Essa propriedade é usada na
reação de Appel, uma forma de catálise, para converter alcoóis em haletos de alquila (ver p.
795) e ácidos carboxílicos em cloretos de acila (p. 360).
Fosfinas são facilmente oxidadas aos correspondentes fosfinóxidos, enquanto os óxidos das
aminas são menos facilmente gerados. Isto explica em parte porque fosfinas são raramente
encontradas na natureza.
Síntese das fosfinas
Do ponto de vista comercial, a mais importante é a trifenilfosfina. É preparada a partir da
reação de clorobenzeno, PCl3 e sódio (ver também vista geral sobre as reações do PCl3, no
anexo 2 deste livro). Os halogenetos de fósforo sofrem deslocamento nucleofílico por
reagentes organometálicos, tais como reagentes de Grignard. Essa reatividade pode também
ser vista como transmetalação, descrita na p. 699, onde um metal menos eletropositivo (no
caso, o fósforo) desloca o metal mais eletropositivo (Na, Mg,...) do seu lugar ao lado do
carbono. Por outro lado, algumas sínteses implicam o deslocamento nucleofílico do ânionequivalente "R2P-" por haletos de arila ou alquila - o que sublinha o caráter reversível desta
reação (ver segunda etapa da reação de Michaelis-Arbusov, p. 792).
Fosfinas primárias, RPH2, e fosfinas secundárias, RR´PH e R2PH, adicionam-se a alquenos, na
presença de uma base forte (por exemplo, KOH em DMSO). Assim, todas as ligações P-H
podem ser substituídas por P-C, onde o carbono geralmente é o carbono menos substituído.
Até o fosfano, PH3, submete-se a este tipo de adição - o que pode levar, sob condições mais
drásticas, até a fosfina trialquilada 450. Nesta adição se aplica a regra de Markovnikow (ver p.
164). Reações semelhantes ocorrem em alquinos 451. Nem uma base precisa-se em casos de
compostos insaturados pobres em elétrons (por exemplo, derivados da acrilonitrila ).
450
B.A. Trofimov, S.N. Arbuzova, N.K. Gusarova, Russ.Chem.Rev. 68 (1999) 215.
S. N. Arbuzova, N. K. Gusarova, B. A. Trofimov, Nucleophilic and free-radical additions of phosphines and
phosphine chalcogenides to alkenes and alkynes. Arkivoc 2006, 12–36.
451
790
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
R2PH
OH-
R
H
P
R
R2PH
OH-
R
P
H
R
Sob condições de radical livre (AIBN ou orgânicos peróxidos podem ser usados como
iniciadores, ver p. 54), as ligações P-H das fosfinas primária ou secundária adicionam-se no
alqueno em direção oposta. Isto é, a regioquímica é anti-Markovnikow, o fósforo se liga ao
carbono mais ramificado.
Óxidos e sulfetos da fosfina terciária podem ser reduzidos com clorossilanos e outros
reagentes.
10.8.10 Reações das fosfinas e dos fosfitos
Na maioria das reações os fosfitos, P(OR)3, têm o papel de nucleófilo e base. Sua nucleofilia
se evidencia nas reações com haletos de alquila, levando aos sais de fosfônio. Fosfinas são
catalisadores nucleofílicos na dimerização de enonas, como por exemplo na reação de
Rauhut-Currier (ver p. 528).
Fosfinas são agentes redutores, como ilustrado na redução de Staudinger (ver p. 618) onde
convertem de maneira específica e branda uma azida em aminas. Seu potencial redutor
também se evidencia na reação de Mitsunobu, conversão de alcoóis em ésteres (ver p. 796).
Nestes processos a fosfina é oxidada para o fosfinóxido, um composto bastante estável.
Fosfinas também se aprovaram na redução de compostos carbonilados ativados, por exemplo,
a redução de um α-cetoéster para o α-hidroxiéster, conforme no esquema abaixo 452. No
mecanismo proposto o primeiro próton foi dado de um grupo metila da trimetilfosfina (note
que trifenilfosfina não tem reatividade neste sentido).
H
H
O
O
O
1 eq.
P(CH3)3
CH3
P CH
3
O
O
H
P
O
H
O
CH3
CH3
O
O
α-cetoéster
H2O
OH
O
O
+ (CH3)3P O
75%
452
W. Zhang, M. Shi. "Reduction of activated carbonyl groups by alkyl phosphines: formation of α-hydroxy
esters and ketones." Chem. Commun. 2006, 1218–1220.
791
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Fosfinas primárias e secundárias
Além das reações associadas às fosfinas, conforme mencionadas acima, aquelas fosfinas que
apresentam ligações P-H têm reatividades adicionais, específicas para este agrupamento. Elas
são desprotonadas quando tratadas com bases fortes, levando ao ânion fosfito. Fosfinas
primárias e secundárias são geralmente preparadas por redução dos respectivos halogenetos
ou ésteres de fósforo +3 (ver também vista geral sobre as reações do PCl3, no anexo 2 deste
livro). Por exemplo, os fosfonatos aromáticos são reduzidos à fosfina primária. A estabilidade
do produto formado nesta síntese se deve à conjugação entre os elétrons aromáticos e o par de
elétrons não-ligante do fósforo (NOX +3).
O
P
O
O
LiAlH4
H
P
Me3SiCl
THF
-40 °C
-78 °C
H
Reação de Michaelis-Arbusov
Olhando na história da química orgânica do fósforo, a reação apresentada a seguir certamente
foi uma obra-prima. Em torno de 1900, B.A. Arbusov na Russia e A. Michaelis na Alemanha
desenvolveram essa reação que, até hoje, é considerada sendo a mais importante reação com
finalidade de criação uma nova ligação, carbono-fósforo. É a reação mais aplicada em
compostos com fósforo trivalente.
Compostos de fósforo (NOX +3), sejam neutros ou aniônicos, são excelentes nucleófilos e
reagem com eletrófilos, tais como haletos de alquila. Na reação de ésteres do ácido fosfônico
com haletos de alquila forma-se um intermediário, o cátion trialcoxifosfônio de baixa
estabilidade que posteriormente é atacado por um ânion haleto. Resulta uma nova ligação P-C
(fosforila), o composto como todo é um fosfonato.
R´
O
R
R
O
P O+
R´
Br
O
P
O
R
R = alquila, arila, ...
R´ = alquila, acila, ...
X = Cl, Br, I.
R
R
O
+
O
R
R´
BrR
O
P O
+
R CH2Br
R
Fosfonato
Todo o espectro de produtos e a versatilidade desta reação se evidencia agora: os grupos R,
R´, R2 e R3 podem ser alquila ou arila; X pode ser Cl, Br ou I.
792
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
RO P OR
RO
+
R´ X
∆
P
RO
R´
RO
Fosfonato
+
R X
+
R X
+
R X
O
RO P R
1
RO
+
∆
R´ X
P
RO
R1
R´
Fosfinato
O
RO P R
1
R2
+
∆
R´ X
R2
P
R1
R´
Fosfinóxido
A conversão do agrupamento P-O-C, em O=P-C implica um aumento do NOX no fósforo, de
+3 para +5. Isto envolve um ganho líquido de energia, entre135 e 275 kJ.mol-1, o que pode ser
visto como força propulsora desta síntese.
Reação de Perkov
A reação de Michaelis-Arbusov não funciona bem quando se visa produzir β-cetofosfonatos,
provenientes de compostos carbonilados, sejam esses: aldeídos ou cetonas α-halogenados.
Nestes casos, o que ocorre é a reação de Perkov, na qual a ligação P-O não se desfaz a favor
de uma nova ligação P-C.
O
R
Cl
(EtO)3P
100 °C
Cl-
O
O
(EtO)3P
(EtO)2P
R
Intermediário
de Arbuzov
δ+
(EtO)3P
O
δ+
C
O
R
não há produto
de Arbuzov
O
ClR
(EtO)3P
O
R
- EtCl
(EtO)2P
O
R
Viniléster do ác. fosfórico
(produto de Perkov)
Este esquema mostra um estado de transição cíclico de quatro membros ("fosfaoxetano").
Uma das explicações (ver outra, na resposta da questão 4, na p. 845) seria o ataque
nucleofílico do fosfito ao carbono do grupo carbonila. Isso levaria a um intermediário
zwitteriônico que se rearranja (possivelmente via ciclo de três membros, "fosfaoxirano").
Segue a perda do brometo de alquila e com isso a mudança do fosfito para o fosfato.
793
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O-
O
P(OR)3
+
Br
Br
R´
O
R´
R´
R´
O
P(OR)3
(RO)3P
P(OR)3
Br-
Br
- RBr
O
(RO)2P
O
R´
viniléster do ác. fosfórico
De qualquer maneira obtém-se, a partir de uma α-halocetona, o produto fosfato de
dialquilvinila (= viniléster do ácido fosfórico). Este, por sua vez, é bastante versátil na síntese
orgânica:
a) pode agir como monômero em polímeros fosforados (que são materiais provas à
chama);
b) funciona como aceitador em condensações cruzadas (ver p. 498), porque o viniléster é
uma forma de estabilizar o enol.
c) Em solvente prótico, o viniléster do ácido fosfórico é degradado hidroliticamente,
levando ao enol. Este entra prontamente em equilíbrio ceto-enólico e fornece assim
uma cetona. O substrato, a cetona α-halogenada, foi então desalogenado, isto é,
seletivamente reduzido.
d) Além disso, pode ser um acesso alternativo a alquenos: a redução do viniléster do
ácido fosfórico com sódio ou lítio em amônia líquida fornece o alqueno com bom
rendimento.
Note que essa reação funciona, tanto com trialquilfosfitos, P(OR)3, quanto com
trilaquilfosfinas, PR3. Esta rota sintética tem sido utilizada para gerar uma ampla gama de
derivados de fosfato que incorporam em bases naturais 453 (fosforilação, por exemplo,
transformando AMP em ATP).
Ilustrando a referida opção (c), então a redução do substrato:
O
PR3 +
Br
O-
Br
R
PR3
+
R´OH
R
O
PR3
O
+
R
+
R´Br
(Compare também mecanismo proposto na resposta da questão 4, p. 845).
Ilustrando a referida opção (d), então a síntese de um alqueno:
453
T. Moriguchi, K. Okada, K. Seio, M. Sekine, Letters in Organic Chemistry 1 (2004) 140-144.
794
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O-
O
P(OR)3
+
Br
Br
R´
R´
(RO)3P
°
Br-
O
(RO)3P
O
R´ - RBr (RO)2P
O
R´
viniléster do ác. fosfórico
Redução: Na NH3 (liq.)
R´
Alqueno
Reação de Michaelis-Becker
Igualmente um desvio da reação-padrão de Michaelis-Arbusov, é a síntese de fosfonatos de
dialquila, conhecida como variação de Michaelis-Becker. Acontece nesta um deslocamento
nucleofílico, entre o ânion formado pela reação de fosfito de dialquila (na presença de uma
base forte), com um halogeneto de alquila. Precursor desta reação: o equilíbrio entre os
isômeros do ácido fosfônico (ver p. 770).
O
H P OR
OR
> 99%
Na
RO P OH
- 1/2 H2
OR
O
RO P O- Na+ R´CH2 X
OR
< 1%
RO
R´
P
+ NaX
OR
Michaelis-Becker
Reação de Appel
Os compostos de fósforo trivalente são frequentemente empregados em conjunto com alcanos
polialogenados, para gerar uma grande variedade de reagentes úteis. Combinações mais
comuns incluem phospinas terciárias (especialmente Ph3P), tris(dimetilamino)fosfina ou
fosfitos, em conjunto com CCl4 ou C2Cl6.
Esta combinação de reagentes tem uma reatividade surpreendente e pode agir, por exemplo,
• como desidratante,
• pode ser mediador na formação de ligações P-N;
• halogenação de alcoóis.
Na terminologia da retrossíntese, os compostos trivalentes do fósforo estão sendo usados
como reagente de transformação de grupos funcionais (FGI, ver p. 560).
Fosfinas são amplamente utilizadas em reações deste tipo, onde a formação da dupla-ligação
P=O é força propulsora e a formação da nova ligação C-Cl é uma consequência. Essa reação,
referida como reação de Appel 454, é bastante branda e pode ser aplicada em alcoóis primários,
secundários e especialmente bem em terciários. O uso de CBr4 como fonte de halogênio leva
aos brometos correspondentes; para introduzir iodo pode ser usado iodeto de metila ou iodo
elementar.
ROH + Ph3P + CCl4
R O
PPh3 Cl-
+ CHCl3
Ph3P O + R Cl
454
R. Appel, Tertiary phosphane/tetrachloromethane, a versatile reagent for chlorination, dehydration, and P-N
linkage. Angewandte Chemie International Edition 14 (1975) 801-811.
795
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Mecanismo:
R OCl
P
+ CCl4
P
Cl-
°
+ CCl3
Cl
R OH
P
- CHCl3
R
O
O
P
P
+
R Cl
Reação de Vilsmeier
A reação de Vilsmeier que já foi discutida no capítulo da substituição aromática (p. 304); ela é
uma extensão da reação de Mannich (pp. 303 e 491). Envolve a conversão de N, Ndimetilformamida (DMF) em um intermediário imínio, por tratamento com POCl3. A força
propulsora para este processo é a formação de novas ligações P-O que são especialmente
favoráveis. A síntese é usada para gerar heteroaromáticos monossubstituídos, no esquema a
seguir representados pelo pirrol. Formalmente é a introdução de um grupo formila, -CHO.
Mecanismo:
O
O
O
H
P Cl
Cl
Cl-
Cl
NMe2
H
O
P Cl
Cl
N
Me
Cl
H
N
Me
Me
PO2Cl2
Me
HN
H
NMe2
N
H
-
+ H2O - NH3
H
O
N
H
A ativação de Mitsunobu
A transformação de um álcool em seu derivado via substituição nucleofílica, geralmente
implica um processo em duas etapas:
1) O álcool é equipado com um melhor grupo de saída (isto é -Cl, -Br, -I, -OTs, -OMs, ver p.
35);
2) o substrato ativado reage com uma espécie nucleofílica adequada.
796
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Com a ativação de Mitsunobu temos um método de executar essa síntese na mesma mistura
("one pot reaction"). Isso requer o uso de uma fosfina e um reagente especial e representa uma
maneira branda e ao mesmo tempo eficaz, de converter um álcool em um éter ou éster, por
exemplo.
Na reação de Mitsunobu a trifenilfosfina e diethylazodicarboxilato ("DEAD") formam uma
betaina onde a parte negativa funciona como base (desprotonação do álcool, na segunda
etapa) e a parte positiva funciona como eletrófilo (ativação do alcóxido, na terceira etapa).
Nesta mistura acrescenta-se o novo nucleófilo, tipicamente um éster, carboxilato, epóxido ou
alcóxido.
Ph3P
PPh3
O
Et
O
O
N
O
Et
OEt
N
O
N
O
O
OEt
N
O
O
PPh3
O
Et
O
N
O
O
OEt
N
O
O
"DEAD"
PPh3
O
Et
R O-
O
N
O
OEt
N
O
H
O
PPh3
O
R
Et
O
R O
O
N
O
O
H
O
+
O
OEt
N
Et
N
O
O
R O
PPh3
Nu-
R Nu
+
O
PPh3
O
OEt
N
H
O
PPh3
A primeira etapa é a adição da fosfina à bastante fraca ligação π de N=N, levando a uma
betaina cuja parte negativa é estabilizada por um dos grupos retiradores de elétrons (EWG) do
DEAD. Em analogia à reação de Appel (formação do cloreto a partir do álcool, usando
trifenilfosfina e CCl4, ver p. 795), a explicação da terceira etapa é o encontro de P com O, o
que leva a uma ligação bastante estável. Portanto, o alcóxido recém formado ataca o centro
positivamente carregado do fósforo e, de forma sincronizada, desloca o nitrogênio ânion (por
sua vez estabilizado pela vizinhança do éster). Do ponto de vista do fósforo ocorreu uma
substituição nucleofílica nesta etapa, onde o alcóxido é nucleófilo e o DEAD o nucleófugo.
Note que a transformação do alcóxido em um cátion alcoxifosfônio significa uma inversão da
polarização no grupo R! Do grupo -O-, rico em elétrons, para o grupo -OPPh3+, pobre em
elétrons e então um ótimo grupo abandonador, o substrato está preparado para receber um
nucleófilo da nossa escolha - mesmo se for um Nu- medíocre.
Os subprodutos dessa síntese são um óxido de fosfina e a forma reduzida do DEAD. Em
resumo, conseguimos quebrar a ligação estável de C-O do substrato álcool, graças à formação
das ligações P=O e N-H que, na soma, são termodinamicamente mais estáveis. Como a
ligação C-O inicial foi quebrada via uma SN2, então podemos esperar inversão da
configuração no carbono do substrato. Realmente, conseguiu-se essa inversão com alto
excesso enanciomêrico (exprimido em "% ee", ver p. 225), tanto para gerar éteres quanto
ésteres.
797
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
O
OH
R1
R2
+
R3
OH
O
PPH3 / DEAD
R1
R3
R2
A reação Mitsunobu é uma reação bastante versátil. Tanto como mediar eficientemente a
conversão de alcoóis em éteres e ésteres, quanto na produção de haletos, especialmente dos
iodetos, que são muito mais reativos do que o próprio álcool.
1. PPH3 / DEAD
HO
2. MeI
I
10.8.11 Compostos contendo fósforo (0), (I) e (II)
Os compostos de fósforo com estado de oxidação formal inferior a +3 são raros, mas existem
exemplos para cada NOX abaixo de +3. Espécies organofosforados (0) são representados
pelos adutos de carbenos, [P(NHC)2], onde NHC é um carbeno N-heterocíclico 455.
Compostos de fósforo (I) e (II), com as fórmulas (RP)n e (R2P)2, respectivamente, são gerados
pela redução dos cloretos de organofosforados(III) conforme:
5 PhPCl2 + 5 Mg → (PhP)5 + 5 MgCl2
2 Ph2PCl + Mg → Ph2P-PPh2 + MgCl2 .
Difosfenos, com a fórmula R2P2, formalmente contêm uma dupla ligação P=P. Estes espécies
de fósforo(I) são raras, mas são estáveis, desde que os substituintes orgânicos são grandes o
suficiente para evitar a formação de polímeros de cadeias lineares.
Além destes, muitos organofosforados de valência mista conhecidos, por exemplo, a gaiola
P7(CH3)3 456.
10.8.12 Alquenos e alquinos fosforados
Compostos organofosforados com ligações múltiplas entre carbono e fósforo (+3) são
chamados de fosfa-alquenos (R2C=P-R) e fosfa-alquinos (RC≡P-R). No composto fosforino
um átomo de carbono no benzeno é substituído por fósforo. Espécies deste tipo são
relativamente raros, mas justamente por isso são de interesse atual dos pesquisadores. Um
método geral para a síntese de fosfa-alquenos é a 1,2-eliminação de precursores adequados, o
que pode ser iniciada termicamente e/ou por base, como DBU , DABCO ou trietilamina. O
455
Y. Wang, Y. Xie, P. Wei, R.B. King, H.F. Schaefer, P.v.R. Schleyer, G.H. Robinson, J. Am. Chem. Soc. 130
(2008) 14970-71.
456
R. Gleiter, M.C.Böhm, M. Eckert-Maksik, W. Schäfer, M. Baudler, Y. Aktalay, G. Fritz, K.D. Hoppe,
Chem.Ber. 116 (1983) 2972-82.
798
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
produto desta termólise é um derivado do composto CH2=P-R. É um composto insaturado e
de baixa valência no fósforo; é bastante instável e sujeito à hidrólise.
Atenção: não confunde este composto insaturado, com o intermediário da reação de Wittig, o
"ileno"! No entanto, ele é mais parecido aos carbenos de Schrock (p. 218).
CH3
mes
P
Cl
Ph
C H
Ph
mes
DBU
- DBU.HCl
Ph
P
C
Ph
; mes = mesitila:
H3C
CH3
10.8.13 Reações de outros ilídeos-ilenos
Uma das estruturas mais marcantes na química dos organofosforados, certamente é o
intermediário da reação de Wittig: o fosforileno/fosforilídeo. Aqui vamos verificar que o
fosforilídeo não é o único composto zwitteriônico deste tipo, cuja característica é a
estabilização do carbânion pelo heteroátomo de P (um intermediário aza-fosforilídeo foi
apresentado na p. 618).
Também o enxofre é capaz de formar um ilídeo, por sua vez chamado de sulfurilídeo 457. A
situação eletrônica no carbono em posição α é igual à do fosforilídeo. A reatividade do
seguinte sulfurilídeo é caracterizada por um grupo metileno nucleofílico; sua síntese é em
toda analogia à dos fosforilídeos:
H3C
S
CH3
CH3I
(CH3)3S
Base
(CH3)2S
CH2
(CH3)2S
CH2
Sulfurileno
Sulfurilídeo
Da forma do sulfurileno podemos deduzir um parentesco aos carbenos (compare p. 220 e
158). Assim se explica a reação com o grupo carbonila que leva a um ciclo de três membros
contendo um oxigênio. Este composto é um epóxido, então se tem uma síntese alternativa ao
método padrão (adição de oxigênio eletrofílico a um alqueno; ver p. 224).
R1
R2
C O
+
H2C
S(CH3)2
- (CH3)2S
R1
O
R2
Epóxido
Observação: esta síntese envolve as mesmas reatividades do que a reação de Darzens (p. 516).
Pela nossa surpresa o ileno pode até ser usado em reações eletrocíclicas. Através da
cicloadição em dienos tem-se acesso a uma grande variedade de compostos heterocíclicos
(compare: síntese de compostos heterocíclicos por adição 1,3-dipolar em dienófilos; p. 247).
Outros ilídeos envolvendo o enxofre podem ser:
•
o ilídeo de sulfônio (intermediário na olefinação de Julia, ver p. 157)
457
H.O.House, Modern Synthetic Reactions, 2a edição, Benjamin Menlo Park 1972, pp.709 - 733
799
A. Isenmann
•
Princípios da Síntese Orgânica
o ilídeo de sulfoxônio (intermediário da epoxidação de Corey-Chaykovsky, ver p.
239).
O ilídeo do silício será apresentado no contexto da olefinação de Peterson (p. 832).
Metilenação de Tebbe
O reagente de Tebbe 458 , Cp2Ti=CH2, é um complexo π com titânio como cátion central e
metileno como ligante bivalente. Esta forma de complexação, do ponto de vista do carbono,
gera um carbeno estabilizado que é um membro da família dos carbenos nucleofílicos de
Schrock (p. 218). A estabilização pelo titânio é considerável e traz vantagens sobre outros
métodos através dos quais se produz in situ carbenos "livres":
1) O manuseio é bastante fácil; o reagente de Tebbe é estável em benzeno ou tolueno e
comercializado como tal.
2) A reatividade do carbeno é relativamente baixa. Desta forma não reage com alquenos
formando ciclopropano (ver cicloadição do carbeno singleto, p. 214), mas pode atacar
especificamente o grupo carbonila, por ter uma dupla-ligação polar e mais reativa.
O reagente de Tebbe pode ser sintetizado a partir de trimetilalumínio e dicloreto de titanoceno
(Cp = ciclopentadienil-ânion; C5H5-). O acréscimo de quantidades catalíticas de piridina
liberam o complexo em forma de carbenóide.
Cp2TiCl2 + Al(CH3)3
- HCl
Cp2Ti
Cl
Al(CH3)2
[piridina]
- AlCl(CH3)2
Cp2Ti
CH2
Reagente de Tebbe
"carbenóide"
Este reagente tem grande parentesco com os demais sistemas com Ti(III) apresentados neste
livro, tal como o reagente de McMurry (p. 468), e principalmente com o sistema de Ziegler (p.
169, especialmente quando aplicado na metatese, ver p. 177).
Além da baixa reatividade do carbeno é certamente a alta afinidade do Ti pelo oxigênio que
promove a seletividade deste reagente para o grupo carbonila, conforme exemplificado a
seguir. Sendo assim, o reagente de Tebbe torna-se um reagente muito versátil e tolerante às
variações estruturais no substrato carbonilado:
458
F.N. Tebbe et al., J.Am.Chem.Soc. 100 (1978) 3611.
800
A. Isenmann
O
Cp2Ti
R
Princípios da Síntese Orgânica
CH2
CH2
R
H
H
O
Cp2Ti
R
R´
O
Cp2Ti
R
OR´
O
Cp2Ti
R
CH2
CH2
CH2
CH2
R
R´
CH2
R
OR´
CH2
R
NR2
NR2
Na reação com cloreto do ácido carboxílico o titânio não é liberado, mas fica preso em forma
de enoléter:
Cp2Ti
CH2
R
O
Cl
Cp2Ti
R
O
Cp2Ti
Cl
Cl
CH2
O
R
Em apenas uma etapa se consegue transformar o grupo carbonila em uma olefina, com duplaligação C=C terminal. Sendo assim, o reagente de Tebbe representa uma alternativa
interessante aos reagentes de Wittig (com fósforo, ver p. 779) e de Peterson (com silício, p.
832). A sua basicidade relativamente baixa permite até a metilenação de cetonas com
impedimentos estéricos - uma vantagem sobre os reagentes de Wittig que fornecem baixos
rendimentos neste caso.
Um mecanismo plausível é a formação intermediária de um complexo cíclico que pode ser
chamado de oxa-titana-ciclobutano. Este ciclo é instável e quebra formando o alqueno e uma
espécie de Ti(IV) que, por sua vez, é bastante estável devido à nova ligação Ti=O.
Cp2Ti
CH2
R
O
X
Cp2Ti
R
O
X
Cp2Ti
O
+
X
R
O desenvolvimento do reagente de Tebbe progressou muito nos últimos anos.
• O reagente de Petasis, Cp2Ti(CH3)2, pode se obter a partir de titanoceno e metilítio
que são reagentes de manuseio mais fácil (lembre-se da alta inflamabilidade das
organilas de alumínio, p. 165). As reações com este reagente são feitas a temperaturas
mais altas, na ordem de 60 °C. Também o grupo metileno foi modificado com
sucesso; já foram transferidos os grupos benzilideno (Cp2Ti=CH-Ph) e
trimetilsililmetileno (Cp2Ti=CH-TMS, compare p. 805).
801
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Um sistema catalítico heterogêneo é a combinação zinco, brometo de metileno e
cloreto de titânio (Zn, CH2Br2, TiCl4), descrito por Lombardo cujo mecanismo ainda
está sendo estudado (provavelmente através de um complexo bimetálico).
Uma comparação direta dos reagentes de Lombardo com os da já discutida reação de
Simmons-Smith (CH2I2, Zn; ver p. 220) sublinha a importância do titânio (monografia:
ver nota de rodapé 292 na p. 441) que leva à reatividade específica para o grupo
carbonila.
•
•
Ilídeos do nitrogênio e do oxigênio
"Ilídeos de carbonila" podem surgir da abertura heterolítica do anel de três membros contendo
oxigênio, então dos epóxidos (p. 224):
O
R
R´
R C O C
R´ R
R´
R´
R
"Ilídeo de carbonila"
Também existem os ilídeos de oxônio, preparados pela reação de éteres com compostos diazo.
Para que isso aconteça, o diazoalcano tem que reagir como eletrófilo - uma reatividade que
somente se explica da última fórmula de ressonância dada em baixo:
R
R
R
C N N
R
R
R
C N N
C N N
C N N
R
R
Diazoalcano
R´
O
R´
R
R´
O C
R´
R
Ilídeo de oxônio
O ilídeo de azometina tem a estrutura geral:
R2
R4
R1
C
N
R5
R3
, onde se tem um imínio-cátion diretamente do lado de um carbânion.
Neste ilídeo os grupos R1 e R2 devem ser retiradores de elétrons ("ewg"). Podem ser feitos a
partir de α-aminoácidos e aldeídos (trata-se de um tipo de condensação!). Também é possível
obtê-los, em analogia aos ilídeos de oxônio, a partir de uma anel de três membros, esta vez
contendo um átomo de nitrogênio (= aziridinas, ver p. 223).
802
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.8.14 Novas sínteses de alquinos
Alquinos (ver também a química de Reppe, p. 186), especialmente tais com a tripla-ligação no
final, são reagentes versáteis na síntese orgânica (por exemplo, cap. 2.5 a partir da p. 183; p.
250; p. 306; também p. 809, entre outros). Para a síntese de alquinos terminais a partir de
aldeídos existem estratégias que aproveitam da reatividade particular de compostos
intermediários organo-fosforados ou organo-silício:
•
a síntese de Corey-Fuchs, descrita logo a seguir;
•
a síntese de Seyferth (p. 784), incluíndo uma etapa de olefinação que representa uma
variação da reação de Horner-Wadsworth-Emmons (p. 783).
•
a síntese segundo Miwa usando compostos organo-silício (p. 804).
Síntese de alquinos terminais segundo Corey e Fuchs
Na síntese de Corey-Fuchs (1972) se aproveita da possibilidade de sintetizar in situ o ilídeo de
dibromo fosfônio, a partir de trifenilfosfina, tetrabromometano e zinco em pó. O solvente é
diclorometano:
Ph3P
PPh3 + CBr4 + Zn
CBr2
+ ZnBr2
Ilídeo de dibromo fosfônio
Este ilídeo reage com um aldeído, por exemplo benzaldeído, fornecendo a 1,1dibromoolefina:
O
Br
Ph3P
CBr2
Br
80 - 90 %
Na segunda etapa da síntese acrescenta-se dois equivalentes de n-butilítio. Acontece que o
composto dibromo troca um dos seus bromos para o lítio. Isto provoca uma inversão da
polarização dos carbonos que agora são ricos em elétrons. Assim, a migração do hidreto
torna-se possível 459. Após a expulsão de LiBr resulta o alquino. O segundo n-BuLi reage na
hora com este alquino, fornecendo o acetilídeo, R-C≡C-, que pode ser usado diretamente
como nucleófilo em uma variedade de reações. No caso de uma simples hidrólise se obtem o
alquino final, na reação com gás carbônico o ácido propargílico, com iodeto de alquila um
alquino interior:
459
Este é um dos raros casos de rearranjo no carbânion. Outros são: rearranjo de Favorskii (p. 429) e a ciclização
de Ramberg-Bäcklund (p. 155). Ao contrário destes, os rearranjos no carbocátion são bastante comuns, ver cap.
1.3.1.
803
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Li
Br
Br
~ H-
H
Br 1. n-BuLi
O
THF, -78 °C
Li
H
+
C
Br-
H
H
2. n-BuLi
Li+
H2O
CO2
H
CH3I
CH3
COOH
Alquinos a partir de aril alquil cetonas
O grupo de K. Miwa (1994)460 estudou a reação de cetonas mistas aromáticas e alifáticas, com
compostos diazo contendo silício. O melhor resultado foi obtido com de
trimetilsilildiazometano de lítio TMSC(Li)N2:
Me3Si
C N N
Li+
"TMSC(Li)N2"
Primeiramente o reagente se liga como nucleófilo ao carbono do grupo carbonila, fornecendo
o α-diazoalcóxido. Deste composto intermediário pode-se abstrair TMSOLi em um tipo de
eliminação β. Isso leva a um diazoalqueno que sofre rearranjo, perde o grupo N2 e fornece o
alquino final. Interessante neste produto é que o grupo arila da cetona de partida fica de um
lado e do grupo alquila do outro lado da tripla-ligação:
O-
O
Ar
C
TMSC(Li)N2
R
Ar
THF, -78°C
TMS
460
C
C
Li+
R
- TMSO-Li +
N2
Ar
C C N2
R
~ Ar
O
- N2
Ar
C C
R
K. Miwa, Synlett 1994, 107.
804
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.9 A química organo-silício
Desde aproximadamente 30 anos o uso de reagentes contendo silício (nomenclatura
raciofuncional: "Silil~" em geral, "Siloxil~" para compostos onde o esqueleto carbônico é
conectado ao Si através de um oxigênio) tem seu lugar fixo na síntese orgânica moderna. Este
elemento fornece uma polarização especial ao substrato orgânico que facilita a reação com, na
maioria das vezes, eletrófilos. O rendimento de uma síntese clássica aumenta bastante e a
purificação do produto fica mais confortável, ao usar um auxiliar de silício.
Após a apresentação dos aspectos gerais sobre o Si e seus compostos, este capítulo trata:
• as reações com criação da ligação Si-C (preparo dos compostos organossilanos),
• as reações com criação da ligação Si-O e Si-N (principalmente com finalidade de
proteger as funções -OH e -NH-),
• estratégias de criação da ligação C-C por meio de compostos organossilanos,
• outras reações com compostos organossilanos.
As condensações de grupos Si-OH que levam à ponte de siloxano, Si-O-Si, ficam fora deste
texto: embora cobrirem a área dos tecnica e economicamente importantes "silicones" e géis
inorgânicos ("vidro de água"), reatividade e mecanismo destas condensações são muito
parecidos aos alcoóis e já foram apresentados em outros lugares deste livro (cap. 1 e cap. 5,
principalmente).
Para uma leitura mais aprofundada recomenda-se a monografia de Brook 461, bem estruturada
e compreensível. A monografia de Vorbrueggen 462 apresenta o sílício, principamente como
grupo protetor de outros grupos funcionais.
10.9.1 Considerações gerais sobre o silício e seus compostos
Estabilidade termodinâmica das ligações com o silício
A tabela completa das energias covalentes entre os elementos representativos, encontra-se no
anexo 2 deste livro. Interessante neste contexto é uma comparação da estabilidade das
ligações simples, de silício e carbono, resumidas na tabela a seguir:
Tabela 46.
Estabilidade termodinâmica das ligações covalentes tipo σ: uma comparação
entre carbono e silício. Valores em kJ.mol-1.
C
Si
H
416
323
C
345
306
O
358
444
N
305
335
F
489
595
Cl
327
398
Si
306
202
As ligações do silício com oxigênio e os halogênios são mais exotérmicas, do que as
respectivas ligações do carbono com estes átomos. Destaca-se a ligação Si-F: com 595 kJ mol1
ela é, logo depois da ligação B-F, a segunda mais exotérmica entre todas as ligações simples
(refira-se à tabela, no anexo 2 deste livro)! Pela nossa surpresa, exotermia não é sinônimo
para estabilidade ou inércia química. Sendo assim, as ligações Si-F e Si-Cl são bastante
reativas, por exemplo, não são estáveis em contato com a água e se decompõem por hidrólise,
461
462
M.A.Brook, Silicon in Organic, Organometallic and Polymer Chemistry, Wiley-VCH 2000
H.Vorbrueggen, Silicon-mediated Transformations of Functional Groups, Wiley-VCH 2004
805
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
levando a SiO2 e HF/HCl. Isto se deve à alta polarização das ligações Siδ+—Xδ- que facilita
bastante o ataque de nucleófilos ao Si, em casos menos frequentes também o ataque de
eletrófilos ao halogênio X.
Todavia, é a estabilidade elevada das ligações Si-O e Si-F que conferem o sentido e a
reatividade da maioria das reações organossilício. Isto é em toda analogia ao elemento fósforo
(ver reação de Wittig, p. 777), onde nos constatamos a formação da ligação P=O sendo o
argumento termodinâmico para o andamento das reações. O caráter duro de Si, O e F,
certamente, contribui também à preferência mútua.
No entanto, as ligações do silício, com carbono e hidrogênio, são mais fracas do que as
correspondentes ligações C-C e C-H. Por isso, os compostos organossilício e os silanos são
em geral mais reativos do que os correspondentes hidrocarbonetos.
Em geral podemos observar que a ligação Si-H fica mais estável do que Si-C.
Ligações múltiplas
Ao contrário das ligações σ de Si-F e Si-O, que são extremamente fortes, a estabilização por
ligações π, do silício com outros átomos, é muito pequena. Isso é típico para os elementos do
3° período que preferem ampliar a esfera coordenativa (sob inclusão de orbitais d vazios),
criando ligações σ com 6 ou mais átomos vizinhos, em vez de fazer ligações π com poucos
vizinhos, como conhecemos dos elementos do segundo período.
Exemplos:
CO2 - uma molécula monomolecular, um gás.
SiO2 - um polímero com ligações simples covalentes, conectando tetraedros de [SiO4] entre
si; mais estável, sob condições normais, é o cristal na modificação do quartzo.
O
H3 C
CH3
: uma molécula solta, usada como solvente. No final do século 19 tentaram
produzir um outro solvente, substituindo o carbono central pelo silício. Mas o que obteram era
CH3
Si
um polímero - hoje altamente valorizado como "silicone":
CH3
O
x
Comprimento das ligações covalentes e ocupação do espaço
O comprimento das ligações entre silício e outros átomos são significativamente maiores do
que entre carbono e os átomos correspondentes. O comprimento típico de uma ligação Si-C é
de 1,89 Å enquanto o comprimento típico de uma ligação C-C é de 1,54 Å. A maior distância
do silício ao carbono faz com que o grupo trimetilsilil seja menos efetivo no impedimento
espacial do que o grupo t-butil.
As distâncias interatômicas podem ser facilmente estimadas, a partir dos raios covalentes,
tabelados no anexo 2 deste livro.
Polarização entre âtomos vizinhos
A eletronegatividade do Si é de 1,74 (ver tabela no anexo 2 deste livro), valor típico de um
semi-metal. Sendo assim, esse elemento confere a numa molécula orgânica (EN(C) = 2,5)
polaridade e reatividade, parecidas aos organometálicos, quando está ligado ao hidrogênio
(EN(H) = 2,1) então lhe fornece o caráter de hidreto.
806
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A seguir sejam apresentados dois modelos de orbitais moleculares (MOs) que explicam a
maioria das reatividades dos reagentes contendo uma ligação Si-C.
-
Carbânio em posição α (Si-C )
A estabilização da carga negativa no carbono α é atribuída a superposição do orbital σ metalcarbono α com o orbital d do silício (ou com o orbital σ* da ligação carbono-silício (figura
abaixo). O orbital σ* carbono-silício fica maior no silício.
C
Cα Si
orbital
do metal M
Esse modelo é importante, para entender a reatividade dos compostos organossilanos após a
desprotonação por uma base forte (= "ileno-ilídeo"; compare p. 832).
Estabilização do carbocátion em posição β
A estabilização da carga positiva no carbono β, aparente na estrutura Si-C-C+, é atribuída à
superposição do orbital p vazio no átomo do carbono β, com o orbital σ da ligação silíciocarbono α:
C
α
C
β
Si
O orbital σ(C-Si) foi representado (exageradamente) maior no carbono, por causa da maior
eletronegatividade do carbono. A estabilização máxima dos MOs requer uma orientação na
mesma direção, entre o orbital p vazio do carbono β e a ligação C-Si 463.
Esse modelo é fundamental para o entendimento da reatividade dos compostos vinílicos e
alílicos do silício (p. 820 em diante).
463
S. G. Wierschke, J. Chandrasekhar, W. L. Jorgensen, J. Am. Chem. Soc. 107 (1985), 1496. J. B. Lambert, G.
Wang, R. B. Finzel, D. H. Teramura, J. Am. Chem. Soc. 109 (1987), 7838.
807
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
10.9.2 Síntese dos organossilanos: a criação da ligação Si-C
Os reagentes organossilício clorados e hidrogenados, materiais de partida destas sínteses, são
produzidos em alta escala industrial pelo "Processo direto" segundo Müller e Rochow 464 e são
disponíveis no mercado a preço baixo.
x H3C
Cl
+ Si (metal)
catalisador de Cu
300 °C; 2 a 5 bar
Me3Si
Cl,
Me2SiCl2,
MeSiCl3 e outros.
Essa síntese corresponde à síntese diretoa (reação 2, no cap. 10.2.1).
Os organossilanos mais específicos são preparados normalmente por duas estratégias:
1) Reação de um halossilano com um reagente organometálico (corresponde à metatese =
reação 7, no cap. 10.2.2; também mencionada como transmetalação, na p. 699).
Compostos organomagnésio e organolítio reagem com trimetilclorossilano (TMCS), por
exemplo, formando os silanos tetrassubstituídos correspondentes.
Alguns exemplos 465:
δ+
Si(CH3)3
Li
δ−
δ−
Cl
δ+
Li δ+
δ−
Si(CH3)3
δ−
LiCl
Si(CH3)3
OC2H5
OC2H5
TMCS
+
+
LiCl
+
MgBrCl
δ+
MgBr
Si(CH3 )3
Também:
SiCl 4
+ 4 R-Li
2 R2SiCl2
+
LiAlH4
R4Si +
4 LiCl
2 R2SiH 2
+
LiCl +
AlCl3
2) Hidrossililação, isto é, a adição de silanos a compostos contendo ligações múltiplas, C=C
ou C≡C (= reação 11, no cap.10.2.3).
HSiCl3
+
R-CH=CH2
R-CH2-CH2-SiCl 3
anti-M arkovnikov
Normalmente os halossilanos reagem com nucleófilos sob inversão da configuração no silício,
seguindo o mecanismo SN2-Si. A reação de substituição nucleofílica no silício é bastante
rápida e ganha de longe da SN1. O silício pentavalente (ver figura abaixo) é um intermediário
observado em muitas reações, porque o silício, ao contrário do falado sobre o carbono na p.
464
A.J. O´Lenick Jr., Basic Silicone Chemistry - a Review;
www.siliconespectator.com/articles/Silicone_Spectator_January_2009.pdf, acesso em novembro de 2010.
465
R.F. Cunico, C.P. Kuan, J.Org.Chem. 50 (1985), 5410.
808
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
19, pode acomodar até (8 + 10) elétrons na camada de valência, devido à existência dos
orbitais 3d 466.
Exemplo:
O clorossilano mostrado na figura abaixo reage com difenilmetilítio sob inversão de
configuração no silício467, percorrendo um composto intermediário com Si pentavalente.
Me
Me
Ph2CHLi +
Ph Si
Nf
Cl
Ph2CH
Si
Me
Cl
Ph
Nf
Intermediário
Nf = 1-naftil
Ph2CH
Si
Ph
Nf
+ LiCl
Embora o silício é um semi-metal, podemos classificar este tipo de reação como
transmetalação (ver p. 699) cujo funcionamento se explica com a preferência da parte
orgânica, pelo metal menos eletropositivo.
Interessante, porém tecnicamente menos atrativo (por ser mais caro), é o fato de que os
organometálicos não só reagem com halossilanos, mas também com os silanos. Isto se deve
ao fato de que a ligação Si-Cl ter o mesmo sentido de polarização do que δ+Si-H δ-. Assim
reagem, por exemplo:
δ−
H
δ+
SiPh3
+ CH3Li
[Et2O]
H3C
SiPh3 + LiH
Hidrossililação
A reação de hidrossililação não ocorre espontaneamente, ao contrário da hidroboração (p.
763), sendo necessário a presença de um catalisador. O catalisador mais comumente utilizado
nestas reações é o ácido hexacloroplatínico (H2PtCl6), mas existem outros catalisadores,
também 468. Silanos com um ou mais halogênios são mais reativos do que trialquilsilanos do
tipo R3SiH.
R
R
H3CSiCl2H
[H2PtCl6]
Cl
R
CH2
R
Si
CH3
Cl
Os estrategicamente importantes vinilsilanos (ver p. 820) podem ser obtidos através da
hidrossililação, também. Esta vez o silano deve ser adicionado a um 1-alquino. A posição do
Si em relação ao grupo R proveniente do alquino pode ser cis ou trans. Essa seletividade se
consegue pela escolha do sistema catalítico usado nesta adição 469:
466
Artigo de revisão: S.R.J.P. Corriu, G.F. Lanneau, J.Organomet.Chem. 67 (1974) 243.
A. G. Brook, Accounts of Chemical Research 7 (1974), 77-84.
468
A. Onopchenko e E. T. Sabourin, J. Org. Chem. 52 (1987) 4118; H. M. Dickens, R. N. Hazeldine, A. P.
Mather, e R. V. Parish, J. Organomet. Chem. 161 (1978) 9; A. J. Cornish e M. F. Lappert, J. Organomet. Chem.
271 (1984) 153.
469
Produto cis: N. Asao, T. Sudo, Y. Yamamoto, J.Org.Chem. 61 (1996) 7654.
467
809
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Catalisador:
CH2 C CH
+ (C2H5)3SiH
Catalisador:
R C
CH
+
(C2H5)3SiH
CH2
AlCl3
Rh(COD)2BF4
PPh3
Si(C2H5)3
H
H
cis
R
H
H
Si(C2H5)3
trans
A extensão da cadeia carbônica se consegue, até na mesma etapa do que a hidrossililação,
usando dialquilzinco, iodeto de trimetilsilil e um catalisador a base de Pd0 470:
Catalisador:
R C CH
+
R´2Zn +
R
Pd(PPh3)4
(CH3)3SiI
R´
H
Si(CH3)3
Transformações de organossilanos
Bastante versátil se mostrou a seguinte rota, produzindo o (Z)-vinilsilano através de um 1sililalquino. Este pode ser feito a partir de um acetilídeo, -C≡C- e um silano positivado, XSiMe3. Na tripla ligação podem ser adicionados, de maneira cis, uma série de hidretos ou
organometálicos, em virtude de uma hidrometalação 471 ou carbometalação 472,
respectivamente. O produto é, em qualquer caso, um vinilsilano onde o grupo funcional
proveniente do alquino, está em posição cis ou (Z), ao grupo trimetilsilil:
(CH3)3Si
R1- M+
OH
M+
R1
OH
(CH3)3Si
R = H ou organo
R2 X
R2
R1
OH
(CH3)3Si
Note que o vinilsilano pode também ser obtido, em somente uma etapa, via hidrossililação,
conforme descrito acima.
Produto trans: R. Takeuchi, S. Nitta, D. Watanabe, J.Org.Chem. 60 (1995) 3045.
470
N. Chatani, N. Amishiro, T. Morii, T. Yamashita, S. Murai, J.Org.Chem. 60 (1995) 1834.
471
E. Negishi, M.J. Idacavage, Org. React. 32 (1984) 375.
472
J.F. Normant, A. Alexakis, Synthesis 1981, 841.
810
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Em analogia a esta reação, o tratamento de um vinilsilano com reagente organometálico pode
levar ao produto organossilício saturado:
EtLi
Me3Si
Li
Me3Si
Et
Rearranjo 1,2 em hidroxissilanos, segundo Brook
Uma característica importante dos compostos organossilício é a facilidade com que grupos
SiR3 podem ser deslocados. A sua mobilidade é até 1012 vezes (!) maior do que a de grupos
CR3. Especialmente bem estudados são as migrações intramoleculares, ou seja, mudanças 1,2
- conforme ilustrado a seguir.
Esquema geral do rearranjo 1,2:
X Y
Si
R3
X Y
R3Si
X Y: N N, O N, S
X Y
SiR3
C e outras.
Brook 467 estudou extensamente o rearranjo de sililalcoóis para sililéteres, na presença de base
ou liga metálica. Na presença de traços de uma base fraca, a maior força da ligação Si-O,
comparado com a ligação Si-C, normalmente desloca o equilíbrio para a formação do sililéter.
O mecanismo do rearranjo, quando catalisado por dietilamina (base fraca), é mostrado na
figura abaixo.
Ph
Ph
Ph
OH
O
SiPh3
Ph
Sililéter
SiPh3
Sililálcool
- Et2NH
Et2NH
HNEt2
Ph
Ph
O
SiPh3
H
Ph
Ph
Ph
O
SiPh3
Et2NH2
O
Ph
SiPh3
Et2NH2
O equilíbrio das reações do benziloxitrifenilsilano e do benzidriloxitrifenilsilano (esquema a
seguir), na presença de excesso de t-butilítio (base forte), é deslocado para o lado do álcool e
811
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
do éter, respectivamente. A estabilidade relativa dos ânions é responsável pela posição deste
equilíbrio, enquanto o argumento das estabilidades das ligações Si-O e Si-C fica em segundo
plano. O oxoânion é mais estável na reação do benziloxitrifenilsilano e o carbânion é o mais
estável na reação do benzidriloxitrifenilsilano.
Ph
CH2
O
t-BuLi
Ph
SiPh3
benziloxitrifenilsilano
Ph
CH
O
SiPh3
Rearranjo
O
Ph
SiPh3
t-BuLi
Ph
benzidriloxitrifenilsilano
Ph
SiPh3
Rearranjo
O
SiPh3
Ph
O
Ph
Ph
O
SiPh3
10.9.3 Excurso: A química dos organossilanóis e silicones
O caráter relativamente inerte da ligação Si-C faz com que os agrupamentos R3Si- e R2Si< em
muitas sínteses não reajam. Sob ponto de vista das reações organometálicas e também sob
aspecto de valor estratégico da síntese orgânica, as reações dos compostos organosilil do tipo
RnSi(-Cl)4-n, RnSi(-OH)4-n, RnSi(-OR´)4-n, RnSi(-NR´2)4-n, etc. não chamam muito nossa
atenção. O assunto da criação de novas ligações Si-O e Si-N é mais um assunto da química
inorgânica.
Mas a suma importância técnica dos produtos destas reações de condensação valem a pena
apresentar sua química, em virtude de um excurso. Isso inclui expressivamente as reações de
hidrólise controlada de cloretos de alquilsilanos e as condensações dos hidróxi-alquilsilanos.
A utilidade dos grupos R3Si- como grupos protetores, onde também não há quebra ou
formação de ligações Si-C, será discutida nas pp. 816, 818 e 820 (ver também referência de
rodapé 462).
Os organo-clorossilanos, fórmula geral RnSiCl4-n, são sujeitos de uma fácil hidrólise onde
perdem o cloreto e ganham o grupo hidroxila, formando então os silanóis correspondentes,
RnSi(OH)4-n. Estes, por sua vez, são derivados do ácido silícico e como tal são submetidos a
uma fácil condensação, isto é, as unidades se juntam sob a perda de água – em toda analogia
ao ácido silícico. O caso mais simples temos na reação de trimetilclorossilano com água (não
em excesso!) que leva ao hexametildissiloxano:
2 Me 3SiCl
+ H 2O
- HCl
2 Me 3SiOH
- H2O
Me 3Si-O-SiMe3
A força propulsora para esta reação certamente é a alta esstabilidade da ligação Si-O que
conta com DSi −O = 452 kJ ⋅ mol −1 (em comparação: DSi −Cl = 381 kJ ⋅ mol −1 ;
DC −O = 355 kJ ⋅ mol −1 ; D Si −C = 311 kJ ⋅ mol −1 ).
812
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A hidrólise de silanos bifuncionais, Me2SiCl2, leva naturalmente a pordutos de massa
molecular elevada:
n Me 2SiCl 2
+ n H 2O
- n HCl
n [Me2Si(OH) 2]
- n H 2O
Me 2SiH-O
n
Essa formação de polissiloxanos, ou poli-“silicocetonas”, (R2SiO)n, não se observa nos
homólogos do carbono, as cetonas R2CO. A explicação é que pela formação do polímero se
evita ligações π. Ao contrário da dupla-ligação do grupo carbonila, a ligação pπ-pπ (Si=O) é
muito fraca (em geral: todas as ligações π num elemento além do 2º período são fracas).
Os primeiros óleos de silicone já foram obtidos por Ladenburg (1872), mas o primeiro que
explorou sistematicamente a química dos silicones foi Kipping (> 1901). A motivação para a
produção dos silicones em grande escala, no entanto, era a demanda por materiais com novas
propriedades - além dos materiais convencionais. Os outros marcos teóricos e práticos,
necessários para o sucesso destes materiais, foram a teoria da polimerização de Staudinger (>
1930) e a elaboração da síntese eficiente do monômero (Müller-Rochow, 1945):
MeCl
+
300 °C
Si/Cu
9:1
Me nSiCl 4-n
Como já indica a reação resumida acima, resulta sempre uma mistura de diferentes
metilclorossilanos. Mas isso não é uma desvantagem, pois todos eles estão sendo usados e
levam, dependendo da sua proporção na mistura reacional, a diferentes produtos oligomêricos
ou polimêricos, com propriedades totalmente diferentes. A separação dos metilclorossilanos é
fácil e pode ser feita em escala de kilotoneladas por retificação em fluxo contínuo 473.
Além da liga do Si com cobre (aplicado em forma de Cu2O; 5 a 10%) acrescentam-se ainda
0,1 a 1% de um metal eletropositivo (Ca, Mg, Zn ou Al). Isso aumenta bastante a reatividade
e ainda melhora a distribuição dos produtos MenSiCl4-n. O aditivo de As, Sb ou Bi (< 0,005%)
aumenta a velocidade desta síntese.
Os estudos do mecanismo desta reação são árduos, como em qualquer reação heterogênea. E
ainda são muitas diferentes espécies que participam no processo direto de Müller-Rochow.
Portanto, sejam apresentadas aqui as hipóteses mais prováveis. Através da liga com o cobre
tem-se um silício positivado, no sentido de uma siliceta de cobre. Com essa polarização o Si
fica mais acessível frente ao eletrófilo, que no caso é o grupo metila.
δ−
Cl
δ+
Me
δ+
Me
δ−
Cl
Si
Cl- +Cu-Si-Si-Cu+ Cl
Me
Me
Mas também é possível que a superfície do Si é oxidada pelo CuCl que, por sua vez, se
formou in situ a partir de Cu e Me-Cl. Até a possibilidade de se formar primeiro Me-Cu não
pode ser descartada. Se for este o intermediário, então seria muito provável ele decompor-se
em radicais que em seguida reagem com a superfície do Si.
δ− δ+
δ+ δ− δ+
-Si-Cu-Si-Cu-Si-Cu-
473
Literatura sobre o método: A. Isenmann, Operações Unitárias na Indústria Química; disponível no site
http://www.timoteo.cefetmg.br/site/sobre/cursos/quimica/repositorio/livros/
813
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Tabela 47. Mistura típica dos clorosilanos produzida pelo processo Müller-Rochow e a
implementação dos monômeros dentro do (poli-)siloxano acabado.
Me2SiCl2
MeSiCl3
80%
8%
MeHSiCl2
3%
SiCl4
Me3SiCl
1%
3%
Dissilanos
5%
Me
Me
O
Me
O Si O
O Si O
O Si O
O Si Me
Me
O
O
Me
Elo da cadeia
Ramificação frouxa
Ramif. forte
(curamento)
Fim da cadeia
A reação principal que leva aos oligômeros e polímeros é a hidrólise dos clorossilanos,
seguida pela condensação dos grupos hidroxilas. Em uma etapa posterior podem ainda ser
ajustados os comprimentos das cadeias, ao aplicar temperaturas elevadas e ácido sulfúrico
como catalisador:
Me 2SiCl 2
O
Hidrólise
Condensação
SiMe2
x
+
HO
H2SO4
Hidrólise
Condensação
Me3Si
O
SiMe3
H2SO4
Me3SiO
Me2
O
Si
Me2
OH
Si
y
Cadeias
Anéis
Me 3SiCl
Me2
O
Si
HO
∆T
Me2
O
Si
Me2
OH
Si
x+y
∆T
Me2
OSiMe3
Si
x+y
A última etapa neste esquema é o bloqueio dos finais das cadeias, por que os grupos –SiMe3
são incapazes de fazer condensação 474. Assim não se corre perigo de aumentar a massa molar
posteriormente e deteriorar as qualidades mecânicas do produto.
Não só o comprimento das cadeias polimêricas, mas também e especiamente o grau de
ramificação influencia sensivelmente na viscosicdade e no estado físico do produto. Sem
ramificações se tem óleos ralos, com poucas ramificações frouxas são óleos viscosos. Com
poucas pontes de ramificações fortes o material torna-se borrachoso e com o aumento da
porcentagem destas pontes o material se torna uma resina dura e infusível. Portanto, o
controle do grau de ramificação é essencial em silicones de qualidade; ele pode ser aumentado
474
Esse bloqueio dos finais da cadeia é mais importante ainda nos polioximetilenos (POM; -[O-CH2-]x), que não
só podem aumentar sua massa, mas também despolimerizar (mecanismo “unzip”), ao deixar grupos reativos de –
OH nos finais. A solução aqui: bloqueio em forma dos metiléteres, -O-CH3.
814
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
em certos limites em etapas posteriores à condensação principal. Os métodos mais usados,
além de aplicar alta temperatura (que vão até 50° abaixo do ponto de
volatilização/decomposição) são por meio de radicais livres ou por hidrossililação de grupos
vinílicos:
O
Me2
Si O
DBPO
∆T
CH 3
O
Si
O
O
CH2
CH 2
CH2
DBPO = dibenzoil-peróxido
O
ou:
CH3
O
O Si O
Catalisador
+
CH2
Hidrossililação;11
CH2
O
Si O
Me
Me
Si O
H
O Si O
Me
Si O
Si O
Me
CH3
Além da grande flexibilidade nos estados físicos, como mencionada acima, os silicones têm
outras qualidades únicas que tornam esses materiais insubstituíveis em quase qualquer ramo
industrial. As propriedades mais importantes (e campos de aplicação) são:
• altíssima estabilidade térmica (juntas em motores)
•
baixíssima temperatura de transição vítrea (borrachas elásticas até -120 °C)
•
baixa dependência térmica da viscosidade (aditivos e óleos de lubrificação)
•
resistente frente aos meios corrosivos (esmaltes, pinturas)
•
boas qualidades dielétricas (material isolante em circuitos)
•
supressão de espuma (indústria química, petroquímica e farmazêutica)
•
anti-estática (cosméticos, xampus)
•
repele a água (tratamento de superfícies; hidrofobizar fibras téxteis)
•
baixa aderência em materiais sólidos (agentes de desmoldagem), e não esquecemos a
•
indiferença fisiológica (cirurgia plástica).
Essas qualidades especiais podem ser explicadas com as propriedades da ligação Si-O-Si (=
“ponte de siloxano”). A alta flexibilidade das cadeias de (-Me2Si-O-)n se deve a barreiras
energéticas muito baixas para rotações e mudanças conformacionais, tanto na ligação Si-C
como na Si-O. Uma comparação das energias necessárias para girar em volta do eixo E-C
deve mostrar isso:
CH3
C
Si
Ge
Sn
Pb
Elemento E:
E
H3C
CH3
Barreira
rotacional:
18
7
1,5
~0
kJ.mol-1
CH
815
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
d(E-C):
154
188
194
216
230 pm
A flexibilidade da cadeia também se reflete na baixa energia da vibração deformativa da
ponte de siloxano:
163 pm
O
Me3Si
~ 1 kJ/mol
SiMe3
148°
Me3Si
O
SiMe3
Me3Si
~ 1 kJ/mol
O
SiMe3
180°
O baixo coeficiente térmico da viscosidade dos silicones, muito importante na técnica de
lubrificação, onde se procura materiais da mesma viscosidade dentro de grandes intervalos
térmicos, se explica com dois efeitos contrários que na prática se anulam:
As cadeias não ramificadas dos siloxano têm facilidade de organizar-se em hélices, por
interações dipolares entre as unidades polares de -Si-O-. Uma cadeia polimérica na
conformação de hélice tem em forma de pauzinho que facilmente desliza dos seus vizinhos.
Ao aumentar a temperatura, a organização intramolecular da hélice colabia (processo
reversível) e formam-se novelos estatísticos onde os segmentos de cadeias vizinhas podem
entrelaçar-se. O resultado é um aumento em viscosidade que naturalmente opõe-se à
tendência natural de todos os líquidos de ter viscosidade mais baixa a altas temperaturas.
A baixa aderência na superfície destes materiais, a hidrofobia e o efeito anti-espumante dos
silicones se deve à natureza apolar, à saturação química do Si e à hidrofóbica da unidade
SiMe2, principalmente.
Note que outras pontes do que siloxano, por exemplo, silazanos (Si-NR-Si), não levam a
produtos de grande valor prático, por que não são estáveis frente à hidrólise e também devido
à alta tendência de formar pequenos anéis.
Fim do excurso.
10.9.4 Criação das ligações Si-O e Si-N em moléculas orgânicas
Motivos para se criar as ligações Si-O e Si-N, a partir de alcoóis e aminas, respectivamente.
O grupo trialquilsilil pode ser introduzido num álcool ou numa amina, com propósito de
a) proteger o heteroátomo: impedimento da aproximação de um centro eletrofílico ao O/N do
substrato,
b) hidrofobizar o substrato: a alta polaridade do álcool/da amina é drasticamente reduzida e a
facilidade de estabelecer pontes de hidrogênio é eliminada, pela presença do grupo
trialquilsilil. Por esta estratégia podem ser resolvidos problemas de solubilidade, de
volatilidade ou purificação. Exemplos da prática são: HPLC com colunas hidrofóbico, para
separar misturas de substâncias apolares; volatilização de amostras muito polares, a serem
analisadas pela GC-MS.
c) eliminar a atividade prótica do álcool/da amina: em muitas reações a presença de prótons mesmo sendo em baixa concentração - inibe o andamento ou reduz drasticamente o
rendimento.
d) moderar a polarização/carga em intermediários reativos (por exemplo, na condensação
de aciloína, descrita na p. 473)
816
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
As hidroxilas de alcoóis e fenóis são frequentemente protegidas pelo grupo trialquilsilil.
Reação do trimetilclorossilano com o fenol na presença de piridina (base fraca), como
mostrado na figura abaixo, leva à formação do fenoxitrimetilsilano.
OH
OH
OSi(CH3)3
H+ / H2O
Me3SiCl
piridina
Fenol protegido
Desproteção
Trimetilsililéteres são facilmente hidrolisados, na presença de ácidos ou bases e até mesmo
sob condições de hidrogenação. Por isso, reagentes que formam sililéteres mais estáveis
foram desenvolvidos. Neste sentido sejam apresentados TBDMS-Cl, TIPS-Cl e TBDPS-Cl:
CH3
CH3
CH3
CH3
Si
CH3
H3C
CH3
CH3
Si
Cl
Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
H3C
TBDMS-Cl
Cl
CH3
TIPS-Cl
TBDPS-Cl
t-butilclorodifenilsilano
clorotriisopropilsilano
t-butilclorodimetilsilano
Si
Na figura abaixo é mostrado um exemplo de reação de proteção do grupo hidroxila utilizando
TBDMS-Cl. Uma mistura de 5-hidroximetil-5H-furan-2-ona (álcool), imidazol (base) e
TBDMS-Cl em diclorometano (solvente) é agitada por alguns minutos, dando o álcool com a
hidroxila protegida pelo grupo volumoso TBDMS. Este sililéter é estável sob diversas
condições de reação, mas a ligação Si-O é facilmente quebrada na presença de íons fluoreto,
pois a ligação Si-F é muito forte (ver p. 805). Por ser solúvel na maioria dos solventes
orgânicos, o fluoreto de tetrabutilamônio é muito utilizado para quebrar os sililéteres.
HO
O
O
TBDMSCl
SiO
O
O
[Bu4N] + F - HO
O
O
NH
N
Álcool protegido
Desproteção
O nitrogênio também pode ser protegido por reação com TMS-Cl, mas como a ligação Si-N é
mais fraca do que a ligação Si-O, trimetilsililaminas são menos estáveis ainda do que
trimetilsililéteres. As aminas reagem rapidamente com clorossilanos, mas o rendimento da
sililação depende do grau de impedimento espacial no produto a ser formado. Em reações
envolvendo aminas baratas, é comum o uso de um excesso da amina para neutralizar o ácido
817
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
clorídrico produzido; em reações com aminas mais caras é utilizada a piridina ou a
trietilamina para neutralizar o ácido. As sililaminas só podem ser estocadas por curto tempo,
sob atmosfera inerte e na ausência de umidade 475.
Si(CH3)3
H
N
N
Me3SiCl
- HCl
Sililenoléteres 476
A possibilidade de ativar a posição α em cetonas, via formação do sililenoléter, já foi referida
na p. 500. De certa maneira, o oxigênio da cetona fica protegido nesta reação, quer dizer, o
ataque de eletrófilos não acontece no O, mas exclusivamente no carbono em posição α ao
grupo carbonila.
Exemplo 1:
Especialmente problemática e afetado por uma série de reações paralelas - assim foi
apresentada a alquilação das cetonas (ver p. 510). Superalquilação, autocondensação e
alquilação não-regiosseletiva são problemas frequentemente encontrados em reações de
alquilação das cetonas. Eles pode ser contornados pelo uso de grupos bloqueadores e/ou
grupos ativantes. Uma variação eficaz é a fixação do enol (ou enolato) em forma do seu
sililenoléter. Assim, a alquilação torna-se eficaz e regiosseletiva. Sililenoléteres são moléculas
relativamente estáveis que podem ser isoladas, purificadas e caracterizadas usando
procedimentos padrões.
O-
O
OSiR3
R3SiCl
Base
Enolato
δ−
O
OSiR3
δ+
R´ Br
R´
H+ / H2O
R´
Sililenoléter
O aldeído/cetona é tratado com base, transformando-o em enolato. Ao acrescentar TMS-Cl
ocorre a substituição nucleofílica no silício, trocando o oxigênio do enolato pelo cloro.
Diisopropilamideto de lítio {LDA, LiN[C(CH3)2]2}, hidreto de sódio (NaH), hidreto de
potássio (KH), bis(trimetilsilanil)amideto de sódio {NaN[Si(CH3)3]2}, trifenilmetilpotássio e
trietilamina são as bases comumente utilizadas para a desprotonação do aldeído/cetona,
essencial para o preparo do sililenoléter. Lembre-se que a base deve ser muito forte e nãonucleofílica, para garantir desprotonação completa e rápida da cetona. Caso contrário, pode-se
contar com os produtos paralelos mencionados acima.
Exemplo 2:
475
J. R. Pratt, W. D. Massey, F. H. Pinkerton, S. F. Thames, J. Org. Chem. 40 (1975), 1090.
R. Fessenden, J. S. Fessenden, Chem. Rev. 61 (1961) 361.
476
H.O. House, L. J. Czuba, M. Gall, H. D. Olmstead, J. Org. Chem. 34 (1969) 2324.
G. Stork, P. F. Hudrlik, J. Am. Chem. Soc. 90 (1968) 4462; ibid 90 (1968) 4464.
I. Kuwajima, E. Nakamura, M. Shimizu, J. Am. Chem. Soc. 104 (1982) 1025.
818
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A autocondensação da cicloexanona é um problema inerente, na reação de condensação
aldólica cruzada entre cicloexanona e acetona. Mas pode ser contornado por conversão prévia
em (cicloex-1-eniloxi)trimetilsilano. Assim, o sililenoléter atua 100% como nucleófilo e a
acetona como eletrófilo. O ácido de Lewis (TiCl4) é utilizado para aumentar o caráter
eletrofílico da carbonila da acetona 477.
OSi(CH3)3
O
O
1) LDA
Me2CO
2) (CH3)3SiCl
[TiCl4]
OH
Desprotonação de uma cetona substituída assimetricamente, tal como 2-metilcicloexanona,
provavelmente leva à formação de dois ânions enolatos isoméricos. Sob condições de controle
cinético (= temparatura baixa), a desprotonação ao lado do carbono menos substituído é
favorecida e o ânion enolato com a dupla ligação menos substituída é formado em maior
quantidade. Sob condições termodinâmicas, no entanto, ocorre equilíbrio entre os dois ânions
enolatos, favorecendo o enolato com a ligação dupla mais substituída. Reação com Me3SiCl
produz então os dois sililenoléteres, na proporção que reflete a dos ânions enolatos.
OSiMe3
OSiMe3
o
1) LDA, DME, 0 C, 1 h
O
+
2) Me3SiCl
(condições cinéticas)
(98%)
(2%)
OSiMe3
OSiMe3
Me3SiCl, Et3N, DMF
+
o
130 C, 48 h
(condições termodinâmicas)
(22%)
(77%)
LDA = diisopropilamideto de lítio; DME = 1,2-Dimetoxietano; DMF = N,N-dimetilformamida
Exempo 3:
Através da adição de Michael os aldeídos e cetonas α,β-insaturados podem ser alquilados em
posição 3 de maneira regiosseletiva (primeira etapa da síntese abaixo, ver também p. 520).
Neste caso a sililação do enolato pode ser feita de modo direto, quer dizer, sem necessidade
de isolar o composto alquilado.
477
T.K.Hollis, B. Bosnich, J.Am.Chem.Soc. 117 (1995) 4570.
819
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
O
OSiMe3
Me3SiCl
Me2CuLi
Dessililação do sililenoléter
Caso a reatividade nucleofílica do trialquilsililenoléter for insuficiente para certa reação, ele
pode ser transformado no enolato de íon metálico (ou de amônio). Aplica-se
preferencialmente um reagente organometálico ou um fluoreto de sal de amônio quaternário.
A maior vantagem desta metodologia é a formação de subprodutos inertes e voláteis, o
tetraalquilsilano (SiR4) ou o trialquilfluorosilano (R3SiF), que não interferem na reação
sucessiva feita no enolato.
Na situação específica da reação do trimetil(2-metilcicloex-1-eniloxi)silano com metilítio, os
produtos formados são o enolato de lítio e o tetrametilsilano (TMS = volátil).
O Li+
OSiMe3
Br
O
MeLi
- Me4Si
Na reação do trimetil(3-metilcicloex-1-eniloxi)silano com fluoreto de benziltrimetilamônio
, os produtos formados são o enolato de benziltrimetilamônio e o trimetilfluorossilano
(Me3SiF).
478
CH2Ph
O- +NMe3
OSiMe3
[PhCH2NMe3]
F-
O
BrCH2CO2Me
CH2CO2Me
- Me3SiF
10.9.5 Criação de ligações C-C usando compostos organossilanos
Como já dito nas considerações gerais sobre o silício (p. 806), sua eletronegatividade em
relação ao carbono deixa esperar uma polarização negativa do carbono que lhe confere o
caráter de um nucleófilo. A reatividade de um composto onde o grupo silil é ligado a um
grupo alquila saturado, porém, é geralmente baixa. Os elétrons da ligação Si(sp³)-C(sp³) não
tem energia elevada, então são pouco disponíveis frente um eletrófilo (única reação de valor
preparativo nesta ligação é a desprotonação do carbono, a ser apresentado no contexto da
478
Benzyltrimethylammonium fluoride (BTAF)
820
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
olefinação de Peterson, p. 832). A situação é bem melhor quando o substrato organossilício
contém carbonos sp², ou seja, uma dupla ligação C=C.
Portanto, este capítulo apresentará dois reagentes com quais se consegue a reação com um
eletrófilo:
• o vinilsilano, unidade reativa: -CH=CH-Si,
• o alilsilano, unidade reativa: -HC=CH-CH2-Si.
As reatividades destes dois reagentes são muito semelhantes, portanto são tratados juntos
neste capítulo. A base do entendimento das suas reatividades é o modelo de MOs apresentado
na p. 807, mostrando a estabilização do carbocátion em posição β (íons intermediários, no
esquema abaixo). Para maior clareza o esquema abaixo contém as polarizações δ+ e δ- que
regem no vinilsilano/alilsilano.
O título deste capítulo é "criação de ligações C-C", portanto o reagente que está sendo atacado
pelo organossilano deve conter um carbono eletrofílico:
Esquema geral:
δ+
C
H
C
δ+
δ−
δ+
CHR
H
R3Si
C
CHR
CHR
H
SiR3
Vinilsilano
δ+
δ+
C
δ−
H2C
δ+
SiR3
δ−
CH CH2
SiR3
C H2C
CH CH2
C CH2 CH CH2
Alilsilano
Como visto no esquema, o ataque no vinilsilano ocorre no carbono α, deslocando o silício do
seu lugar. No entanto, ataque eletrofílico no alilsilano ocorre no carbono γ, e o grupo silil
abandona o esqueleto carbônico deixando a dupla ligação agora entre C1 e C2. Interessante é
que, em ambos os casos, as reações percorrem estados onde o C2 carrega uma carga positiva em concordância com nosso modelo na p. 807.
Sabendo destes caminhos gerais, podemos perguntar: quais são os eletrófilos Cδ+ mais úteis?
Do ponto de vista estratégico, a resposta é:
compostos carbonilados: aldeídos, cetonas e especialmente cloretos de acila (p. 352,
399 e 365, respectivamente)
os derivados de aldeídos/cetonas: os acetais (p. 403)
íons imínio (ver p. 415 e 491)
alquenos eletrofílicos: geralmente um sistema Michael (ver p. 519).
Seguem alguns exemplos, variando o eletrófilo. A maioria das reações requerem fortes Celetrófilos e o apoio de um catalisador ácido de Lewis. Geralmente são os ânions deste
catalisador (Cl- ou Br-) que, ao mesmo tempo, dão apoio nucleofílico ao grupo silil, no
821
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
momento de abandonar o esqueleto carbônico. Uma segunda possibilidade da catálise será
apresentada na p. 824.
Reação com derivados do ácido carboxílico
A reação com cloreto de acila pode ser catalisada por AlCl3 ou SnCl4:
H
R1
+
SiMe3
Cl
R2
AlCl3
ou SnCl4
O
H
R1
R2
O
AlCl3
O diclorometil-metiléter tem um carbono do mesmo NOX que o cloreto de acila. Sua
reatividade é, portanto, semelhante. Após a sua hidrólise (abstração do cloreto e de metanol)
resulta um aldeído; catalisador eficaz é TiCl4 479:
H
R
SiMe3
+ Cl2CH O CH3
H
1) TiCl4
R
2) H+ / H2O
H
O
O alilsilano mostra reatividade semelhante ao vinilsilano; as condições reacionais em analogia
:
480
O
Ph
Cl
+
H2C
CH
CH2
Si(CH3)3
O
TiCl4
ou BF3
Ph
CH2
CH
CH2
Reação com aldeídos e cetonas
Exemplo de adição a um aldeído:
R
CHO +
H2C
CH
CH2
Si(CH3)3
OSi(CH3)3
(CH3)3SiBTf2
R
CH
CH2
CH
CH2
Neste exemplo é indicado um composto organosilício que tem o papel de catalisador ácido de
Lewis 481; Tf = triflato = CF3-C(O)O- (ver p. 37).
A estereoquímica destas adições é interessante quando o alilsilano se discrimina entre isômero
E e Z. Ao contrário da reação dos alilboranos, o mecanismo desta alilação não percorre um
estado de transição cíclico, mas fica aberto - de forma que o carbono eletrofílico (no exemplo
a seguir o carbono do aldeído) fica mais afastado possível do grupo silil. Este comportamento
479
K. Yamamoto, O. Nunokawa, J. Tsuji, Synthesis 1977, 721.
J.P. Pillot, G. Déléris, J. Dunoguès, R. Calas, J.Org.Chem. 44 (1979) 3397.
481
A.P. Davis, M. Jaspars, Angew.Chem.Int.Ed. 31 (1992) 470.
480
822
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
se explica com o fato de que o silício neste complexo não tem as qualidades de um ácido de
Lewis, o que justificaria a aproximação do oxigênio do grupo carbonila (compare p. 837).
A+
R
R
H
H
H
O
H
H
H3C
, em vez de:
O
BR2
H3C
CH2
SiR3
CH2
Alilborano Z
Alilsilano Z
A+ = ácido de Lewis
Tanto o alilsilano quanto o aldeído têm um grupo pro-quiral que se tornam centros
assimétricos até o final da reação. Portanto, deve-se aplicar a regra da indução assimétrica de
Cram, para predizer as configurações absolutas. Como já ilustrado na p. 229, essa evidência
ganhamos mais facilmente através da projeção de Newman (o aldeído em frente, o alilsilano
atrás; compare também questão 5, na p. 844):
Aldeído + alilsilano Z:
H
A+
O
R
H
H
H
CH2SiR3
CH3
H
HO
R
HO
=
H
R
+
A
H
H
CH3
O
H
H
R
CH2SiR3
CH3
Impedimento
espacial
CH2
OH
H
CH3
=
R
CH CH2
CH3
Figura 48. Aplicação da regra de Cram, para explicar o efeito da indução assimétrica
durante a adição do alilsilano em adeídos.
No próximo exemplo, adição do alilsilano numa cetona 482, seja apresentada uma catálise
alternativa. Por enquanto conhecemos o ácido de Lewis que complexou no oxigênio do grupo
carbonila e então proporcionou maior reatividade eletrofílica ao carbono do grupo C=O. Por
outro lado, poderíamos também pensar em aumentar a nucleofilia do composto organossilano.
Realmente, existe um reagente que mais em cima (p. 816) foi apresentado como agente
dessililante. Estamos falando do íon fluoreto, cuja predileção termodinâmica é o silício (p.
805). Por motivos de solubilidade (solvente destas reações tem que ser aprótico) usa-se o
482
A.S. Pilcher, P. De Shong, J.Org.Chem. 61 (1996) 6901.
823
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
fluoreto de tetrabutilamônio. Conforme o esquema a seguir o fluoreto aumenta a polarização
negativa do organossilano, mostrado no alilsilano. Lembre-se que o Si não tem impedimentos
em acomodar 5 vizinhos na sua volta - desde que os grupos R não sejam muito grandes:
R
SiR3
Si
+ FR
F
R
Alilsilano ativado
Exemplo:
4
3
2
Si(CH3)3 +
Ph2C O
1
5
+ 1) [NBu4] F em THF
2) H2O
4
3
2
Ph
Ph
1
OH
5
87%
Aliás, com este tipo de alilsilano se adiciona um esqueleto de 5 carbonos com uma dupla
ligação a um substrato carbonilado. Isso é muito promissor para o desenvolvimento de novas
substâncias bioativas lipofílicas, onde essa unidade se conhece como "isoprenóide".
Com este tipo de ativação já foram efetuadas alilações intramoleculares, quer dizer,
ciclizações 483:
H
O
Si(CH3)3
[NBu4]+ F-
H
SO2Ph
HO
H
CH2
SO2Ph
H
94%
Reação com acetais.
Do ponto de vista da polaridade, os acetais não deveriam ser bons eletrófilos, porque o efeito
+M exercido pelos dois oxigênios do grupo -CH(OR)2 é mais pronunciado do que o seu efeito
retirador de elétrons, -I. Mesmo assim, se conhecem muitos acoplamentos de alilsilanos com
o carbono de acetais. Todas elas requerem condições anidro e catálise por ácidos de Lewis 484.
483
B.M. Trost, J.E. Vincent, J.Am.Chem.Soc. 102 (1980) 5680; B.M. Trost, D.P. Curran, J.Am.Chem.Soc. 103
(1981) 7380.
484
H. Suh, C.S. Wilcox, J.Am.Chem.Soc. 110 (1988) 470.
824
A. Isenmann
O
Princípios da Síntese Orgânica
O
CH3O
ZnBr2
+
H3C
Si(CH3)3
CH3
O
O
O
CH2
H3C
O
CH3
99%
Um dos grupos -OR do acetal é abandonado, provavelmente ao mesmo tempo que a dupla
ligação C=C do alilsilano se aproxima. Uma estereoquímica regulada apoia este mecanismo
(do ponto de vista do acetal, isto seria uma SN2). Note que no exemplo acima se utilizou um
composto que contém dois agrupamentos acetais. Um destes, porém, é um acetal cíclico onde
o abandono do grupo -OR é mais difícil. A maior reatividade é, portanto, no metilacetal.
A reação fica especialmente fácil caso um dos grupos -OR do acetal é -OAc, porque o último
tem melhores qualidades como grupo abandonador. O próximo exemplo mostra a
condensação do alilsilano com um acetal deste tipo. Um açúcar (no exemplo a seguir a glicose
na sua forma cíclica β) reage com o alilsilano 485.
OAc
H2C
6
AcO 4
AcO
O
5
3
AcOCH2
AcO
AcO
2
1
OAc
OAc
+
H2C
CH
CH2
Si(CH3)3
Catalisador: BF3
Solvente: CH3CN
O
OAc
CH2 CH CH2
Essa síntese merece algumas observações:
1) O carbono 1 do açúcar é um grupo aldeído na forma aberta e um acetal, na forma
cíclica. Nesta ciclização é criado um novo centro assimétrico: o isômero "β", caso o
grupo OH for equatorial, em analogia ao esquema acima; o isômero "α" quando o
grupo OH mostrar para baixo (axial).
2) Para assegurar a eficácia do catalisador ácido de Lewis, todos os grupos hidroxilas
devem ser bloqueados, por serem próticos. Se não, iriam complexar o boro, rapida e
irreversivelmente. O bloqueio pode ser feito, em forma de um éter (com iodeto de
metila; síntese de Williamson, p. 136) ou, como visto no exemplo acima, por
acetilação (p. 365):
485
A. Giannis, K. Sanshoff, Tetrahedron Lett. 26 (1985) 1479.
825
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
3) Como ilustrado acima, a configuração no C1 se inverte na adição do alilsilano. Em
geral vale: mais suave o catalisador ácido de Lewis, maiores as chances de se obter
inversão. Ácidos de Lewis muito fortes levam à racemização 486.
4) Esta síntese somente funciona porque o acetal é mais pobre em elétrons do que os 5
grupos ésteres presentes no substrato. Realmente, a adição do alilsilano não se observe
no carbono de um éster.
A seguinte adição é mais surpreendente por dois motivos:
o acetal foi feito a partir de um benzaldeído rico em elétrons, então não tem boas qualidades
como eletrófilo;
O catalisador nesta síntese, triflato de trimetilsilil, por si um eletrófilo, não ataca o anel
aromático no sentido de uma SE (cap. 4.2), mas sim, ativa um dos grupos -OCH3 do acetal,
melhorando assim sua qualidade como abandonador 487:
Catalisador:
OCH3
CH(OCH3)2
+
OCH3
O
(CH3)3Si
O
S
OCH3 OCH3
CF3
O
CO2CH3
CO2CH3
CH3
Si(CH3)2Ph
OCH3
OCH3
OCH3
92%; 95%ee.
Reação com íon imínio
Em terceiro lugar da lista dos eletrófilos foram mencionados os íons imínio, porque têm um
carbono eletrofílico onde alil e vinilsilanos podem atacar. Conforme discutido nap. 491, os
íons imônio são produzidos in situ, a partir de uma amina, formaldeído e um ácido forte. O
solvente é prótico ou polar-aprótico (acetonitrila, por exemplo). Sendo assim, a reação
descrita a seguir tem muita semelhança com a condensação de Mannich.
Especialmente útil são aminas secundárias, onde a adição do alilsilano é evidente e fácil.
Como já vimos acima (p. 824) e também no próximo exemplo, essas adições de alilsilanos,
quando aconteçem de forma intramolecular, são métodos úteis de ciclização 488:
H
CH2
H2C O
Ph
N
Ph
N
Si(CH3)3
Si(CH3)3
CF3COOH
CH2
CH2
Si(CH3)3
Ph
N
Ph
N
73%
486
S.E. Denmark, N.G. Almstead, J.Am.Chem.Soc. 113 (1991) 8089.
J.S. Panek, M. Yang, J.Am.Chem.Soc. 113 (1991) 6594.
488
P.A. Grieco, W.F. Fobare, Tetrahedron Lett. 27 (1986) 5067.
487
826
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Segue um exemplo parecido, usando um vinilsilano em vez de alilsilano: a ciclização da 4trimetilsilil-3-alquenilamina, usando formaldeído e um catalisador ácido de Brønsted forte 491:
H
R1
R2
R2
N
H2C O
R1
[H+]
Si(CH3)3
N
Após tudo que sabemos sobre a reatividade dos vinilsilanos e a facilidade do grupo
trimetilsilila de estabilizar um carbocátion em posição β (p. 807), um mecanismo plausível
seria:
X(CH3)3Si
HCHO
R2
HN
(CH3)3Si
(CH3)3Si
R2
R2
H+
R1
R2
N
N
R1
R1
- (CH3)3SiX
N
R1
X-: ânion do ácido de Bronsted
Estudos mais profundos evidenciaram, porém, um desvio deste caminho. Como se sabe de
moléculas 1,5-di-insaturadas, são capazes de entrar em rearranjo eletrocíclico [3,3], segundo
Cope (ver p. 262). Como está envolvido no exemplo presente um nitrogênio neste arranjo,
então se fala de aza-Cope:
X(CH3)3Si
HCHO
R2
HN
R1
H+
aza-Cope (CH3)3Si
R2
(CH3)3Si
R2
N
N
R1
R1
R2
N
R1
Realmente, foi comprovado que este rearranjo é mais rápido do que a ciclização "direta" do
vinilsilano. A ciclização tira vantagem do rearranjo aza-Cope porque o produto é um
827
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
alilsilano; e alilsilanos são considerados sendo melhores nucleófilos do que vinilsilanos
daí têm maior facilidade de atacar o carbono do íon imínio.
489
,
Mas também as aminas primárias podem ser usadas neste tipo de reação. Interessante é que a
adição de uma unidade de alilsilano não é o fim da reação. Sob as condições aplicadas
(excesso de formaldeído), o nitrogênio da 3-butenilamina continua sendo reativo frente o
formaldeído. Assim, forma-se uma segunda vez um íon imínio. Ciclização fornece finalmente
o 4-piperinol (490; para o mecanismo, recorra questão 6, na p. 844). Note que a adição dos
silanos em íons imínios requer de catalisador ácido de Brønsted (ambiente prótico), em vez de
ácido de Lewis.
Ph
Si(CH3)3
NH3 +
+
H2C O
excesso
+
[H ]
Ph
CH2
N
OH
Mais dois exemplos onde o íon imínio é atacado por um grupo alilsilano da mesma molécula.
Em nenhum destes foi necessário adicionar formaldeído - basta tratar com ácido de Brønsted
forte, para liberar o íon imínio. O seguinte foi descrito como método avançado 491 de formar
ciclos com o heteroátomo N, levando à tetraidropiridina e seus derivados (alguns destes têm
elevada atividade biológica: os chamados "alcalóides") 492.
R
R
(CH3)3Si
CF COOH
3
N
H H
73%
N
O íon imínio fica especialmente eletrofílico quando um dos seus vizinhos é C=O, isto é,
retirador de elétrons. Aliás, se conseguiu esta formação, por redução parcial da imida (-CONR-CO-) 491:
CF3COOH
O
N
CH2
OH
O
Si(CH3)3
N
91%
489
W.P. Weber, Silicon reagents for organic synthesis, Springer Berlin 1983.
S.D. Larsen, P.A. Grieco, W.F. Fobare, J.Am.Chem.Soc. 108 (1986) 3512.
491
C. Flann, T.C. Malone, L.E. Overman, J.Am.Chem.Soc. 109 (1987) 6097-6107.
492
L.E. Overman, R.M. Burk, Tetrahedron Lett. 25 (1984) 5739.
490
828
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reação com alquenos eletrofílicos - alilação de Hosomi-Sakurai
Entre todos os eletrófilos que podem ser atacados pelos organossilanos, é a família dos
alquenos eletrofílicos que provavelmente nos mais surprende. Quem pensou que uma dupla
ligação C=C é sinônimo para alta densidade eletrônica, foi ensinado contrário no cap. 6.6 (p.
518 em diante). Os alilsilanos atuam como reagentes nucleofílicos frente uma cetona α,βinsaturada; novamente é preciso a presença de um catalisador ácido de Lewis 493 - ou, sendo
uma alternativa branda, um sal fluoreto que ajuda na etapa da dessililação (494, ver também p.
822).
Exemplo 1:
H
+
TiCl4
O
-78 °C
O
CH2
Si(CH3)3
85%
Exemplo 2:
O
C
O
OEt
+
Si(CH3)3
F-
C
OEt
O mecanismo da adição de Hosomi-Sakurai começa com a ativação do grupo carbonila pelo
ácido de Lewis. Em seguida o centro eletrofílico (mole) é atacado pela dupla-ligação do
alilsilano, por sua vez apenas um nucleófilo fraco e igualmente mole 495.
493
A. Hosomi, H. Sakurai, J.Am.Chem.Soc. 99 (1977) 1673.
G. Majetich, A. Casares, D. Chapman, M. Behnke, J.Org.Chem. 51 (1986) 1745.
495
Nem todos os sistemas Michael adicionam o alilsilano em posição 4. Alguns aldeídos e cetonas α,βinsaturados também o adicionam no seu centro mais duro (= em posição 2 = no carbono do grupo carbonila).
494
829
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
O
TiCl4
Ph
- Cl-
Ph
TiCl3
SiMe 3
O TiCl3
O TiCl3
Cl-
Ph
Ph
SiMe 3
+ H2O - Me3SiOH
OH
O
Ph
Ph
Mais uma vez verifica-se o efeito estabilizante do silício sobre o carbocátion em posição β (p.
807), na etapa central desta reação.
Somente quantidades catalíticas do ácido de Lewis e a substituição do grupo trimetilsilano
pelo (mais barato) triclorossilano, são os refinamentos mais recentes desta síntese. Segue o
ciclo catalítico, proposto para estes sistemas 496 (componente eletrofílico neste esquema
simplificado: um aldeído).
O
Si
Cl
Cl
MX
Si
"promotor
halofílico"
R
δ-
O
Si
XM Cl
δ+
Si
[XMCl]-
R
O
R
H
496
A. Fürstner, D. Voigtländer, Synthesis 2000, 959-69.
830
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Para alguns autores o alto valor preparativo desta síntese justifica chamar as reações do
alilsilano, com todos os compostos de carbono eletrofílico apresentados neste cap. 10.9.5, de
reação de Hosomi-Sakurai. A seguinte figura apresenta, portanto, todos eles de forma
resumida: cloretos de acilas, cetonas 497 (mecanismo: recorra questão 2 , na p. 844), acetais
498
, iminas, epóxidos 499 e, finalmente, os compostos carbonilados α,β-insaturados 500.
Figura 49. Resumo dos possíveis adições de alilsilanos em carbonos eletrofílicos ("HosomiSakurai").
O
R
Cl
2
+
3
+
3
R´
R
2
2
R´
R
+
3
R´
SiMe3
1
+
2
1
SiMe3
R
R
OR´
NHR´´
1) Ácido de Bronsted
3
2
1
SiMe3
1) Ácido de Lewis
2) H2O
2
3
R´
R
R
R
3
OH
1
2
3
R
2
R
3
1
2
3
R´
1) Ácido de Lewis
1) Ácido de Lewis
2
OH
2) H2O
O
R
SiMe3
3
1) Ácido de Lewis
2) H2O
O
R
SiMe3
2) H2O
3
+
1
1
3
NR´´
R
2
O
1) Ácido de Lewis
2) H2O
OR´
+
OR´
SiMe3
2) H2O
O
R
1
1
1
1
2
1
O
R´
Reações dos vinilsilanos e alilsilanos com outros eletrófilos
Vinilsilanos reagem com certos eletrófilos, de maneira altamente regio e estéreosseletiva: o
eletrófilo entra no substrato, exatamente no lugar onde era o Si. O mecanismo desta
substituição, no entanto, é o mesmo que foi apresentado na p. 820, na alquilação de
vinilsilanos.
Assim se obtém um alqueno substituído sob retenção da configuração. Alquenos, tanto
isômero E como Z, podem ser obtidos por esta técnica. Note que a polarização da dupla
497
M.Wadamoto, H.Yamamoto, J.Am.Chem.Soc. 127 (2005) 14556.
Q.Y.Song, B.L.Yang, S.K.Tian, J.Org.Chem. 72 (2007) 5407.
498
D.Kampen, B.List, Synlett 2006, 2589-2592.
M.E.Jung, A.Maderna, J.Org.Chem. 69 (2004) 7755-7.
499
J.S.Yadav, B.V.S.Reddy, M.S.Reddy, G.Parimala, Synthesis 2003, 2390.
500
P.H.Lee, D.Seomoon, S.Kim, K.Nagaiah, S.V.Damle, K.Lee, Synthesis 2003, 2023.
831
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
ligação C=C é invertida por esta reação: enquanto o grupo TMS a deixou mais rica em
elétrons, o iodo no produto tem efeito retirador de elétrons.
R2
R1
R2
I2
R1
SiMe3 CH Cl
2 2
0 °C
SiMe3
R1
R2
I
+
SiIMe3
+
SiIMe3
I
I2
R1
CH2Cl2
0 °C
R2
Um eletrófilo que parece muito ao próprio reagente alilsilano, mas que tem uma polarização
invertida (ver p. 820), é o alil-trimetilsililéter. Ele pode ser considerado sendo eletrófilo, ou
seja, em analogia aos compostos carbonilados α,β-insaturados (logo acima, p. 829), ele tem
uma dupla ligação C=C pobre em elétrons.
δ+
Ph
δ+
δ−
δ− δ+
OSi(CH3)3 +
Alilsililéter
δ−
δ+
δ+
Si(CH3)3
δ−
Alilsilano
Cat.
ZnCl2
CH2Cl2
25 °C
Ph
+
22 : 78
Ph
94%
Algumas inconveniências proibiram, por enquanto, a aplicabilidade desta síntese:
•
Sempre foram observados dois produtos isoméricos, resultados da adição do alilsilano
em posição 2 ou 4 do alilsililéter.
•
Pode ocorrer, se for presente um sistema aromático, uma alquilação de Friedel-Crafts
(alil-cátion = ácido de Lewis, ver p. 296);
•
O sistema catalítico e também as olefinas usadas, são muito suscetíveis à
polimerização catiônica (ver p. 167);
•
Como visto acima, os compostos 1,5-di-insaturados são sujeitos ao rearranjo
sigmatrópico de Cope (p. 262 e 826).
10.9.6 Olefinação de Peterson 501
Como foi mencionado na p. 820, os alquilsilanos contendo carbono sp³ são bem menos
reativos do que os vinilsilanos e alilsilanos apresentados acima. Realmente, existe somente
uma forma de fazer reações no carbono sp³ em alquilsilanos "simples": sua desprotonação por
uma base muito forte.
501
P. F. Hudrlik, D. Peterson, J. Am. Chem. Soc. 97 (1975) 1464. L. F. V. Staden, D. Gravestock, D. J. Ager,
Chem. Soc. Rev. 31 (2002) 195. D. J. Peterson, J. Org. Chem. 33 (1968) 780. T. Chan, Accounts of Chemical
Research 10 (1977) 442.
832
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Sem sombra de dúvida, o método mais importante para produzir alquenos de esqueleto
carbônico mais complexo é a síntese de Wittig (p. 777). Uma alternativa muito bem-vinda a
este método-pardão, porém, foi apresentada por D. J. Peterson em 1968. Na "olefinação de
Peterson" o derivado de lítio (também de magnésio) de um trialquilsilano é adicionado a um
aldeído ou cetona para dar, após acidificação branda, β-hidroxissilanos. Resulta um
ileno/ilídeo de silila (ver p. 799; contém geralmente os contra-íons Li+ ou +MgBr) que tem
todas as características de um reagente de Wittig.
Os β-hidroxissilanos são relativamente estáveis, podem ser isolados e purificados. Quando
submetidos à influência de ácidos, bases ou cloreto de acetila, então podem sofrer eliminação,
formando o alqueno. Os coprodutos são trialquilsilanol (R3SiOH) e/ou hexaalquildissiloxano
(R3SiOSiR3). Nestes coprodutos se acha a principal vantagem da olefinação de Peterson: são
normalmente voláteis (R3SiOH e R3SiOSiR3) e fácil de separar do produto principal - ao
+ contrário do óxido de trifenilfosfina (Ph3P O ) produzido na reação de Wittig, que não é
volátil e assim dificulta a purificação do produto cru.
O emprego de ilídeos de silício, fósforo, enxofre e até titânio, na conversão de compostos
carbonílicos em alquenos, pode ser entendido se observarmos algumas semelhanças destes
heteroátomos:
a) Podem sofrer expansão da camada de valência por possuírem orbitais d,
b) são facilmente atacados por alcóxidos,
c) formam ligações fortes com o oxigênio,
d) seus óxidos são bons grupos abandonadores.
A figura abaixo mostra o esquema geral para a síntese de alquenos, a partir de aldeídos e
cetonas. Todos as reações tinham, como etapa prévia, a desprotonação/metalação da posição
α ao heteroátomo X, levando ao ileno/ilídeo. Este ataca, conforme dilustrado, o carbono
positivado do grupo carbonila. Em última etapa ocorre a eliminação para o alqueno, na
maioria das vezes de maneira estereosseletiva, formando ou o isômero E ou Z, conforme o
princípio discutido na p. 781.
R1
R2
X
Ileno/
ilídeo
+
R4
2
R2 R3
R3
O
1
R4 ou
R
1
R
2
R
4
R
R
X O
X O
1
3
R R
3
R
+
XO
4
R
X = SiR3, Peterson (aqui)
X = +PR3, Wittig (p. 777)
X = P(O)R2, Horner-Wittig (p. 782)
X = P(O)OR2, Horner-Wadsworth-Emmons (p. 783)
X = SR, Julia (p. 157)
X = TiR2, Tebbe (p. 800).
Figura 50. Métodos principais de síntese de olefinas, a partir de aldeído/cetona e um ilídeo.
833
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Uma curiosidade: na hora que Peterson descobriu essa reação, ele não tinha o objetivo de
produzir uma olefina. Ele nem foi o primeiro trabalhando com silanos metalados em posição
α. Já em 1946 foi preparado um, pela reação de α-clorometiltrimetilsilano com magnésio 502.
Surpreendentemente, este reagente reapareceu na literatura de química orgânica apenas em
1968, quando Peterson sintetizou β-hidroxissilanos, a partir de aldeídos e cetonas e um
reagente organometálico especial (figura abaixo). Ele preparou um composto organomagnésio, muito semelhante ao do reagente de Grignard. A diferença foi que este reagente
continha o grupo trimetilsilil. Em analogia à reação clássica de Grignard (ver p. 432) o
carbânion dentre deste reagente tem facilidade de adicionar-se ao grupo carbonila em
aldeídos/cetonas. Resulta um álcool com grupo TMS em posição β, estável e como tal com
pouca tendência de sofrer eliminação.
Me3SiCH2Cl
Mg
Me3SiCH2MgCl
2
R
1
R
O
1
R OMgCl
2
R
SiMe3
1
ácido fraco
H2O
R OH
2
R
SiMe3
Mas têm-se três maneiras de ativar este β-hidroxissilano, provocando a eliminação para o
alqueno: tratamento com ácido forte, base forte ou cloreto de acila. Cada um destes reagentes
segue seu mecanismo próprio e leva, no final, seletivamente a um alqueno cis ou trans.
A geometria do alqueno pode ser controlada pela:
• eliminação sin (mecanismo Ei de acordo com Ingold) 503 da hidroxila e do grupo
trialquilsilano em meio básico (KH ou NaH)
• eliminação anti (mecanismo E2 na terminologia de Ingold) 504 em meio ácido (BF3 ou
H2SO4);
• eliminação sin pode também ser obtida pela reação de β-hidroxissilanos com cloreto
de acetila.
Assim, o diastereoisômero eritro 505 de 5-trimetilsilaniloctan-4-ol forma o cis-oct-4-eno na
presença de base e o trans-oct-4-eno, na presença de ácido. Em toda consequência, o
502
F. C. Whitmore, L.H. Sommer, J. Am. Chem. Soc. 68 (1946) 481. L H. Sommer, D. L. Bailey, F. C. Whitmore,
J. Am. Chem. Soc. 70 (1948) 2869.
503
Mecanismo ciclo-DEDNAn de acordo com a IUPAC.
504
Mecanismo AnDEDN de acordo com a IUPAC.
505
Os prefixos eritro e treo são utilizados para compostos de cadeia aberta contendo dois carbonos assimétricos,
como se conhece dos açúcares de 4 carbonos, eritrose e treose. Note que estes prefixos descrevem a geometria da
molécula como toda, em vez de cada carbono quiral separadamente. Na projeção de Fischer o isômero eritro
possui os grupos idênticos ao mesmo lado e o treo em lados opostos. K. Carey, J. Org. Chem., 47 (1982) 3811.
834
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
diastereoisômero treo forma trans-oct-4-eno na presença de base e cis-oct-4-eno na presença
de ácido (figura abaixo).
OH
Pr
H
Pr
H
SiMe3
Pr
H
Pr H
Me3Si
OH
eritro
base
Pr
Pr
ácido
ácido
OH
H
Pr
Pr
H
Pr
H
Me3Si
SiMe3
H Pr
treo
Pr
base
OH
Pr
O mecanismo da eliminação sob catálise ácida está representado na figura abaixo. Note que os
grupos abandonadores, água e TMS, devem estar em posição antiperiplana, de acordo com as
exigências da eliminação E2 (p. 140).
Pr
Pr
H
OH
Pr
SiMe3
H
H
SiMe3
ácido
Pr
OH2
Pr
H
Pr
antiperiplano
O mecanismo para a reação em meio básico ainda não foi completamente estabelecido. Existe
evidência para a migração do grupo trimetilsilil, do carbono β para o oxigênio, em analogia ao
rearranjo em hidroxissilanos segundo Brook (p. 811), acompanhado por eliminação rápida
para dar o alqueno (etapas 2 e 3). No entanto, é mais provável a formação do anel
intermediário de quatro membros que se fragmenta, bem comparável com a etapa final da
reação de Wittig (etapas 2a e 3a).
835
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
Pr SiMe3
H
Pr
SiMe3 base H
OH
OSiMe3
só b
Pr
H
H
Pr SiMe3
etapa 1
Pr
Pr
O
H
etapa 3a
etapa 2a
aeb
H
etapa 2b
H
Eliminação
sin
etapa 3b
Pr
Pr
Pr
Pr
Alqueno trans
H
Para a eliminação em meio básico, o grupos hidroxila e trimetilsilil devem então estar de
geometria sinperiplana.
Finalmente, a eliminação na presença de cloreto de acetila envolve a formação do éster cujo
oxigênio tem um efeito estabilizante ao silício. Portanto, a eliminação acontece ao mesmo
lado da molécula, isto é, sin:
Pr
H
OH
Pr
O
SiMe3
AcCl
H
O
Pr SiMe3
Eliminação
sin
H
Pr
Pr
Pr
H
Embora de a olefinação de Peterson de compostos carbonílicos ser menos utilizada do que os
ilídeos de fósforo (reação de Wittig, p. 777), ela tem se mostrado superior em reações de
metilenação de cetonas com impedimentos espaciais. Na figura abaixo é mostrada a síntese do
sesquiterpeno β-gorgoneno. O reagente nucleofílico foi produzido a partir de αclorometiltrimetilsilano e magnésio metálico (reagente de "silico-Grignard"). O emprego do
ilídeo de fósforo, CH2=PPh3 , por outro lado, não foi efetivo na metilenação desta cetona
impedida 506.
506
R. K. Boeckman, S. M. Silver, Tetrahedron Letters 1973, 3497.
836
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
1) Me3SiCH2MgCl
THF, refluxo, 18 h
2) AcOH, H2O, 3 h
O
H
H
β−gorgoneno
10.9.7 Aplicação tecnológica: Polimerizações induzidas por organossilanos
Polimerização de acrilatos por transferência de grupos
Uma aplicação de crescente interesse é a polimerização de transferência de grupos (Group
Transfer Polymerization, GTP). Ela ocorre via complexos com organossilanos.
A etapa-chave é uma adição de Michael de dimetilceteno-trimetilsilil-metilacetal, em um
derivado do ácido metacrílico (mais comumente o metilmetacrilato, MMA), catalisada por
bases. Os efeitos benéficos do silício são:
•
Complexação dos monômeros em posição e distância adequada;
•
O silício, por ser um centro eletrofílico, complexa no oxigênio do grupo carboxila do
monômero. Desta forma o carbono β do monômero torna-se mais eletrofílico e pode
receber o carbono β nucleofílico do organossilano com maior facilidade.
Para entender melhor a reatividade do composto organossilano a seguir, vamos ampliar os
conhecimentos gerais sobre este elemento (início: ver p. 805).
O que parece um paradoxo é o fato de que o composto organossilano torna-se mais
eletrofílico quando tratado por uma base, que geralmente é um sal de fluoreto.
Surpreendemente, o complexo pentavalente, embora a sua carga negativa, contém um silício
mais eletrofílico do que em ambos os outros complexos! 507 (em negrito: reatividade
prevalente)
R
R Si W
R
-
+F
- F-
Ácido de Lewis ruim
Baixa nucleofilia em R
R
F
Si R
R
W
+ F-
R
- F-
R
Bom ácido de Lewis
Boa nucleofilia em R
F
Si
W
2
F
R
Bom ácido de Lewis
Muito boa nucleofilia em R
Para a explicação deste comportamento aproveitamos da "Regra de Bent":
O caráter s em orbitais atômicos híbridos aumenta quando o lobo mostra em direção a um
grupo eletronegativo, enquanto o caráter p de um AO aumenta quando o lobo mostra em
direção a um grupo eletropositivo. Se tiver dois complexos isovalentes, um orbital híbrido de
507
R. Mahrwald (editor), Modern aldol reactions, Vol. 1, VCH Wiley Weinheim 2004; especialmente cap. 2.3:
Silicon Lewis acids.
837
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
certo átomo deve ter mais caráter s caso está compartilhado com um vizinho eletronegativo,
enquanto um vizinho eletropositivo confere mais caráter p ao mesmo orbital híbrido. A
maioria dos elementos representativos custumam fazer AOs híbridos do tipo sp³.
Mais caráter s significa:
Um lobo menor, de energia mais baixa e de forma mais arredondada.
Aumento em caráter p significa:
Lobo maior, energia elevada e a simetria fica mais fora do centro atômico.
Caso o átomo central de um complexo dispor de um par de elétrons não ligantes, o caráter s
deste AO fica elevado. Assim, os elétrons aproximam-se ao núcleo, mais do que um orbital de
alto catáter p, então uma situação energeticamente favorável.
Aplicando a regra de Bent em nosso exemplo: a ligação com o fluoreto, elemento muito
eletronegativo, aumenta o caráter s no orbital híbrido do Si. Um lobo menor do orbital do Si
pode também ser interpretado como eletrofilia elevada (= atração dos elétrons).
Também importante para a reatividade do silício é a fácil troca de ligantes - muito pelo
contrário ao seu homólogo mais leve, o carbono. Observam-se trocas do tipo:
R
+ F-
R
R Si W
R
- F-
R
Si
F
Si R
F-
W-
, para depois estabelecer o equilíbrio:
W
Si
F
Preparo do catalisador principal da GTP, o sililacetal de ceteno:
δ+
Si
δ−
H
Silano
Si
O
O
OR
Éster α,β−insaturado
(geralmente idêntico
com o monômero)
OR
Sililcetenoacetal
(= Iniciador da polimerização)
Este iniciador ainda requer de uma ativação. O papel de co-catalisador toma geralmente o
fluoreto, mas pode ser também o cianeto, acetato ou similar.
Ativação do catalisador:
838
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
Si(CH3)3
OCH3 F
F-
O
Si(CH3)3
OCH3
Complexo aniônico,
centro reativo da GTP
Neste complexo aniônico, então, esperamos um silício mais eletrofílico, prestes a complexar o
oxigênio do grupo carboxila.
Mecanismo da propagação:
Observe que a molécula de metilmetacrilato (MMA) posiciona-se em frente do complexo
catalisador:
F
OCH3
Si(CH3)3
OCH3 F
O
OCH3
Si(CH3)3
MMA
O
O
Excepcionalmente, o estado de transição, entre o catalisador ativado e o monômero MMA, é
mais provavelmente um ciclo de 8 membros.
-
F
OCH3
O
Si(CH3)3
OCH3
O
OCH3
O
-
F
Si(CH3)3
OCH3
OCH3
O
F
OCH3
O
O
Para mais clareza, mais uma vez o complexo ativado junto com o movimento dos elétrons:
Base
H3CO H3C
O
Si
CH3
CH3
O
OCH3
Complexo ativado
839
Si(CH3)3
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
E assim vai: a complexação do próximo monômero MMA (aproximação da frente) leva ao
elongamento da cadeia carbônica, sempre sob a transferência do grupo aniônico/eletrofílico
de silil para frente:
O
O
F
OCH3
MMA
Si(CH3)3
-
OCH3
-
OCH3
O
F
OCH3
Si(CH3)3
O
OCH3
O
-
OCH3
O
OCH3
F
Si(CH3)3
O
OCH3
O
OCH3
O
OCH3
O
-
OCH3
O
F
Si(CH3)3
Cada mudança do grupo trimetilsilil, para o final da cadeia em crescimento, reproduz ao
mesmo tempo o grupo ativo, o trimetilsililcetenoacetal.
Término:
A formação do polímero PMMA prossegue, sob baixa energia de ativação, até oferecer uma
base de Lewis que se liga pronta e irreversivelmente ao silício eletrofílico. Essa base pode ser
metanol ou, conforme o esquema a seguir, até cloreto. Essa etapa representa então o término
do crescimento.
840
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
-
OCH3
O
O
OCH3
O
n
OCH3
OCH3 F
O
OCH3
O
H Cl
F
OCH3
Si(CH3)3
O
n
+
H
Si(CH3)3
Cl
OCH3
O
OCH3
O
OCH3
n
O
PMMA
Quais são as vantagens da GTP?
Como já foi elucidado na p. 167, o caráter aniônico do complexo ativado impede a
aproximação de outras olefinas a não ser o monômero MMA. Além disso, não se observe a
transferência do centro reativo a outros monômeros ou cadeias em crescimento. Essas são as
características de uma "living polymerization" (= polimerização viva), com a consequência de
um controle rigoroso da massa molar. Todas as cadeias de PMMA começam crescer no
momento que o sililcetenoacetal foi acrescentado e terminam de crescer quando acrescentar a
base de Lewis. A uniformidade dos tamanhos das cadeias poliméricas é então muito alta;
também podemos exprimir com o índice de polimolecularidade (ver nota de rodapé 100 na p.
175), Pw/Pn → 1. Para a maioria das aplicações esse PMMA mostra-se superior, ao de
polimerização radicalar ou catiônico, onde Pw/Pn sempre fica acima de 1,6.
Mas ainda tem outras vantagens:
• Essa polimerização pode ser feita à temperatura ambiente, com catalisador especial,
[Bu4N+ Ph-COO-], até a +80°C. Isso é uma vantagem sobre as "polimerizações vivas"
clássicas (definição ver nota de rodapé 98 na p. 173) que tipicamente requerem uma
refrigeração cara, a -78 °C.
• Podem ser construidos polímeros "telequélicos 508", isto é, de arquitectura esférica,
com pontos de ramificação em posições definidas e comprimentos dos galhos
controlados.
• É mais fácil de se obter copolímeros randômicos, já que os diferentes monômeros
mostram pouca diferença em reatividade frente o silício eletrofílico.
508
D.Y. Sogah, O.W. Webster, Telechelic polymers by group transfer polymerization, J.Polym.Sci.
Polym.Lett.Ed. 21 (1983) 927.
841
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A mistura reacional é estável ao ar seco (bem que não tolera traços de umidade!).
DMF pode ser usado como solvente; assim, a viscosidade da mistura sempre fica
baixa e o controle do processo de polimerização e homogeneização ficam fáceis.
• Tem-se tolerância frente outros grupos funcionais, especialmente frente grupos laterais
do tipo vinil. Sob outras formas de catálise esses iriam polimerizar, também, levando a
polímeros ramificados e, finalmente, a materiais duroplásticos. O fato de se produzir
pré-polímeros de PMMA com grupos vinílicos lateriais 509 abre o caminho para
construir polímeros enxertados.
Exemplo de um co-monômero que permite a construção de polímeros enxertados:
•
•
O
O
Desvantagens e restrições:
• Somente pode ser aplicado aos monômeros acrilatos e metacrilatos (a não ser a
aldeídos, conforme descrito logo a seguir). Note que a GTP do próprio ácido
(met)acrílico não funciona, mas é necessário de se usar os ésteres dos mesmos.
• A GTP está mais cara do que a polimerização radicalar.
• A GTP requer condições rigorosamente secas; isto implica: reagentes e monômeros
altamente puros.
Embora de inúmeros campos de aplicação, este material acrílico - cujos custos são ainda
elevados - se aprovou especialmente como emulgador para pigmentos, coloridos e preto, em
tintas para impressoras de jato 510.
Polimerização GTP de Aldol
A catálise por organossilanos não se restringe aos derivados do ácido acrílico, mas se
estendem aos aldeídos, também. Daí encontramos com uma velha conhecida, a condensação
aldólica (ver cap. 6.1.1). Trata-se de um método moderno 511 de polimerizar aldeídos, pelo
seguinte caminho (por fim de mais clareza o sililenoléter foi representado sem grupo em
posição β).
509
Neste contexto se justifica usar a expressão "macro-monômero", porque cada um destes pré-polímeros de
PMMA pode ser submetido à polimerização posterior, aproveitando dos seus grupos vinílicos lateriais.
510
O.W.Webster, The discovery and commercialization of Group Transfer Polymerization, J.Polym.Sci. A:
Polym.Chem. 38 (2000) 2855-60.
511
D.Y. Sogah, O.W. Webster, Sequential silyl aldol condensation in controlled synthesis of living poly(vinyl
alcohol) precursors, Macromolecules 19 (1986) 1775. Monografia: ver nota de rodapé 507, na p. 837.
842
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
δ−
ZnBr2
ZnBr2
δ+ O
O
SiMe2t-Bu
(F- ou AcO-)
SiMe2t-Bu
O
O
O
O SiMe2t-Bu
O ZnBr2
O catalisador aqui é então o ácido de Lewis de força moderada, o brometo de zinco. O
sililenoléter, por outro lado, pode ser considerado reagente: como vemos a seguir, ele está
sendo consumido durante a polirreação, portanto não deve ser chamado de "catalisador". O
estado de transição cíclico envolve 6 membros, numa conformação de assento especialmente
vantajosa.
Para realizar a propagação, uma nova molécula de sililenoléter aproxima-se da frente. O
grupo silil sempre se muda para a penúltima posição, enquanto o zinco está migrando para o
final da cadeia em crescimento.
O SiMe2t-Bu
O ZnBr2
O
SiMe2t-Bu
O SiMe2t-Bu
O SiMe2t-Bu
O ZnBr2
O produto final, após hidrólise, é um polivinilálcool. Lembre-se que este polímero não é
acessível a partir do "vinilálcool" livre: este monômero não existe em concentração suficiente,
porque sua forma tautomérica, o aldeído, é bem mais estável (ver p. 78). Portanto, esse
polímero não pode ser obtido diretamente a partir do seu monômero raciofuncional. É
indispensável estabilizá-lo na forma enólica, por meio de um éster (vinilacetato, geralmente)
ou, conforme visto aqui, como sililenoléter.
Características da polimerização aldólica:
• Um co-catalisador aniônico (geralmente F- ou AcO-) deve ser acrescentado em
quantidades não superior a 5 mol%, em relação ao reagente organossilício. Se não se
corre o perigo de deslocar e perder o grupo silil irreversivelmente.
• As velocidades são inferiores à da polimerização radicalar, por aproximadamente uma
ordem de grandeza.
• Em muitos casos a polimerização radicalar representa concorrência.
O desenvolvimento mais recente de ambas as técnicas, a GTP de monômeros acrílicos e a
polimerização aldólica, é o uso de compostos organossilício que não requerem mais da
catálise por ácidos de Lewis. Trata-se de compostos cíclicos onde o Si faz parte de um
843
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
pequeno ciclo (de 4 membros) que está sob tensão, portanto sendo mais reativo do que um
composto não-cíclico 512. A ativação do silício por fluoretos, por outro lado, continua.
F
O
Si
OCH3
-
F
O
Si
OCH3
Novo monômero para
polimerização aldólica
10.10 Exercícios de Química Orgânica dos Elementos
Representativos
1) Os organometálicos dos metais de transição Cu, Ag, Au e Zn, Cd, Hg, têm mais
semelhança com a reatividade dos organometálicos dos grupos representativos, do que com os
demais metais de transição. Explique porquê.
(pp. 679 e 748)
2) O que se entende por “eletronegatividade de grupos”? Quais são os fatores estrurais que
influenciam na polaridade da ligação M-C?
(pp. 683 e 684)
3) Considere a estabilidade M-C:
a) em comparação às ligações C-H e C-C.
b) em comparação às ligações M-O e M-N.
c) os metais de uma família em comparação.
(p. 687)
4) Sob quais condições, eletrônicas e estruturais, podemos esperar compostos
organometálicos inertes? Quais são as condições para reação rápida destes compostos?
(p. 690)
5) Entre as sínteses dos organometálicos se destacam as reações de troca de metal.
Certamente, as sínteses mais aplicadas são a metatese (7) e a transmetalação (5). E a mais
surpreendente é a reação de troca halogênio-metal, descrita no cap. !!! como síntese No. 8.
a) Anote o esquema geral desta síntese e cite os pontos que são surpreendente nesta estratégia.
b) Como se explica o andamento desta reação?
c) Quais são as reações paralelas e quais as medidas para mantê-las num nível mínimo?
(p. 700)
6) O que são bases de Lochmann-Schlosser?
(pp. 702 e 714)
7) Os organometálicos mais polares, inclusive os compostos organolítio, decompõem éteres
que não servem, por este motivo, como solventes para estes organometálicos e somente sob
512
www.joe-harrity.staff.shef.ac.uk/meetings/strainreleaseLewisacidreview.pdf; acesso em dezembro de 2010.
844
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
restrições como meio reacional nas sínteses onde se aplica estes reagentes organometálicos.
Indique os esquemas reacionais.
(p. 715)
8) Mencione vantagens e desvantagens dos
reagentes clássicos de Grignard, R-MgX.
reagentes organolítio, em comparação aos
(p. 435)
9) Na página 750 foi mencionada a vantagem do reagente de Corey-House de não fazer
acomplamento. Qual seria, caso contrário, o produto paralelo da seguinte síntese:
Cl
Li
CuCl
Li
- LiCl
(C6H5)2 CuLi
(H3C)3C
Cl
10) Formule o mecanismo da reação de Hosomi-Sakurai, feita com uma cetona.
C(CH3)3
(p. 829)
11) Formule a homologação de Seyferth, a partir do diazometilfosfonato e benzaldeído. (p.
784).
12) O tratamento de uma α-bromocetona com trialquilfosfina, em solvente prótico, leva ao
desalogenamento ou seja, a uma redução seletiva, fornecendo a cetona (p. 792). Formule o
mecanismo desta reação.
O
PR3 +
Br
R´OH
R - R´Br
O
PR3
O
+
R
13) Para treinar as representações estereográficas, formule o mecanismo da adição do
alilsilano E ao aldeído, em analogia à Figura 48, na p. 823.
14) Formule o mecanismo da alilação da benzamina (= amina primária), conforme
apresentada na p. 828.
10.11 Respostas aos exercícios de Química Orgânica dos Elementos
Representativos
1) Os orbitais do tipo d destes metais são completos, com 10 elétrons. Quando um tipo de
orbital está vazio, cheio pela metade ou completo, isso significa que seu nível energético fica
baixo. Elétrons de valência em níveis energéticos baixos significa inércia do composto,
porque estes dificilmente se oferecem para fazer ligações com ligantes. Ao mesmo tempo, o
nível dos E.V. do tipo s nestes metais fica elevado – ao contrário dos demais metais de
transição (onde temos o “par inerte de elétrons s”). São estes E.V. que determinam a química,
que fazem ligações s com ligantes (orgânicos). Isso é em analogia aos metais representativos e
portanto, os compostos de Cu, Zn, Cd e Hg mostram uma química muito semelhante à dos
elementos representativos.
845
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
2) Nos complexos organometálicos da fórmula geral { LnM-CR3 ↔ [LnM]+ [CR3]- }
usamos a eletronegatividade dos grupos LnM e CR3, para estimar a polaridade da ligação MC de maneira acurata.
No grupo orgânico, CR3 devem ser respeitadas, além da eletronegatividade atômica do
carbono:
A hibridação do carbono ligado ao metal. Quanto maior o caráter s, maior a EN do
carbono. Isso implica maior ∆EN(M-C) e um aumento na estabilidade termodinâmica
da ligação.
Influência dos vizinhos indiretos, R: doadores de elétrons abaixam EN(C) e
enfraquecem a ligação M-C, retiradores aumentam EN(C) e aumentam a estabilidade
termodinâmica da ligação M-C.
No grupo metálico, LnM, os seguintes fatores influenciam na EN(M):
A carga do íon metálico (NOX): Quanto maior o NOX do metal, maior o efeito
atrativo do núcleo aos elétrons na sua esfera coordenativa. Isto é, EN(M) aumenta.
Mesmo que a EN(M) se aproxima assim à EN(C), podemos afirmar que a ligação M-C
se torna mais covalente e mais estável.
Os efeitos eletrônicos, indutivo e mesomêrico, dos ligantes L. doadores de elétrons σ
ou π aumentam a EN(M) e assim enfraquecem a ligação M-C. Destes dois efeitos
doadores, a disponibilidade de pares de elétrons não ligantes no ligante L geralmente
implica o maior efeito doador (efeito M), do que sua eletronegatividade (efeito I).
3) A maioria dos metais representativos faz uma ligação com o vizinho carbono de alto
caráter covalente (σ), tendo alguma polaridade permanente do tipo Mδ+-Cδ−. Somente os
metais alcalinos (Na, K, Ca, Sr, etc., mas não: Li e Mg!) estebelecem ligações iônicas com
grupos orgânicos.
a) Sua força, geralmente expressa pela entalpia de dissociação homolítica, ela é inferior à
das entalpias puramente covalentes de C-H ou C-C.
b) Ela é também inferior do que a ligação iônica de M-O ou M-N.
c) Dentro de um grupo de metais ainda observa-se a seguinte tendência: do elemento do 2º
período se espera uma ligação forte com o carbono. Já com os elementos mais pesados a
ligação com o carbono é fraca. Isso tem a ver com o diferente tamanho dos orbitais
exteriores destes elementos. A regra diz: maior estabilidade de ligações entre elementos
com orbitais do mesmo tamanho, isto quer dizer, do mesmo período. Assim se entende
também que a ligação M-C fica cada vez mais fraca com os metais mais pesados.
4) Os complexos inertes têm como característica um ou mais dos seguintes critérios
satisfeitos:
Camada de elétrons de valência (E.V.) completa. A saturação de E.V. está atingida, no
caso de metais representativos com 8 E.V., no caso de metais de transição com 18
E.V.
Esfera coordenativa em volta do metal está fechada. Essa situação é geralmente
satisfeita com altos números de coordenação (NC).
846
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Ligantes volumosos também contribuem à inércia do complexo, desde que estes
ligantes não deixam vagas na esfera coordantiva do metal e satisfazem o metal com
suficientes E.V.
Condições para alta reatividade, quer dizer, baixa energia de ativação, reações espontâneas e
rápidas:
Número de E.V. incompleto, isto é, menos de 8 E.V.em complexos com metais
representativos e menos de 18 E.V. em complexos de metais de transição.
Acesso livre em um MO aceitador do complexo, isto é, o LUMO é de baixo nível. Daí
nucleófilos e/ou radicais do ambiente podem ligar-se ao metal e induzir reações.
Presença de pontes do tipo 2e3c. Estas ligações são deficientes em elétrons e de baixa
estabilidade. A reação com qualquer nucleófilo é fácil.
Por outro lado, quando a camada de E.V. do complexo é completa e ao mesmo tempo
um para de elétrons não ligantes estiver presente, a reatividade também é alta. Esta vez
o HOMO do complexo recebe voluntariamente eletrófilos.
Quando o grupo alquila do organometálico tem um hidrogênio em posição β, ao
mesmo tempo o metal dispõe de um orbital aceitador (LUMO) de baixo nível
energético. Isso leva à eliminação β, uma das reações mais típicos dos
organometálicos.
Uma eliminação β ocorre especialmente fácil quando segue um mecanismo
sincronizado.
5 a) É a reação entre um reagente organolítio e um substrato de haleto de arila.
R-Li + Ar-X
R-X + Ar-Li ,
onde X = Br, I; em vez de Ar pode ser também metila)
Os pontos mais surpreendentes desta síntese:
1. O grupo R sofre uma “Umpolung”, de δ- no reagente organolítio, para δ+ no produto
que é um haleto.
2. O substrato, um haleto aromático, também sofre “Umpolung”, de Arδ+ em Arδ-.
3. A estabilidade termodinâmica do produto, o organometálico Ar-M, não é grande. Ele
por si é um reagente bstante reativo. Um haleto orgânico R´X se transforma em um
organometálico R´M, embora a é apenas moderada.
b) A explicação do funcionamento desta troca é a maior estabilidade carbaniônica de Ar
(carbono sp²), em comparação ao R (carbono sp³). Além disso, o LUMO do substrato Ar-X é
de baixa energia. Isso facilita o ataque pelo metal nucleofílico que é, ao mesmo tempo,
redutor. Não há grande impedimento cinético.
c) Reações paralelas: formação de Ar-R e de X-Ar-Li (posição preferida: orto). Como a
reação principal é de baixa Ea, então temperatura baixa durante sua execução desfavorece
somente as reações paralelas cujas energias de ativação sãõ mais altas.
6) As superbases de Lochmann-Schlosser são as bases mais fortes que se conhecem hoje.
847
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
São carbânions praticamente livres que se consegue, a partir dos compostos alquila de lítio,
por sua vez com alto caráter covalente, trocando o Li por um metal mais polarizante (Na ou
K). O resultado é o sal {alquila- K+}.
Elas são aplicadas em ambiente não prótico, porque em qualquer ambiente prótico o próprio
ânion Solv- do solvente Solv-H representa geralmente a base mais forte (e mais abundante) do
sistema. Uma base de Lochmann-Schlosser iria ganhar imediatamente o próton deste solvente.
7) Os reagentes organometálicos, além de ser fontes de nucleófilos muito fortes, são bases
extremamente fortes. Sendo assim, ocorre a desprotonação do éter e leva a reações
consecutivas, com o resultado da quebra do éter. Os produtos geralmente são um
hidrocarboneto (insaturado, por ser o resultado de uma eliminação) e outro composto alcóxido
do metal.
Há
duas
possibilidades
de
desprotonar:
em
posição
β,
H
R - M+
+
´R
CH α O
β
C
H2
Eliminação β
R´´
R-H
+ R´-CH=CH2
+
ou então em posição α do éter. Neste caso segue imediatamente um rearranjo:
> -60 °C
O
O
Li
n-BuLi
CH
H2C=CH2 +
- n-BuH
lento
Rearranjo de W ittig
R´´O- M+
OLi
H
8)
Vantagens:
Os compostos RLi têm menor tendência de transferir um hidreto da posição β do
grupo carbanóide, para o substrat com o carbono eletrofílico. Não precisa reprimir
essa reação paralela, não há necessidade da presença de um ácido de Lewis.
Menos perda de reagente por reações paralelas.
Melhores rendimentos na reação com cetonas com grupos R de alto impedimento
estérico;
Na reação com substratos carbonilados α,β-insaturados eles rendem mais aduto 1,2 e
menos o aduto 1,4 (= orientação Michael, p. 520), em comparação ao reagente R-MgX
(essa seletividade pode ser completamente invertido ao converter RLi em R2CuLi, ver
p. !!!).
Seu manuseio é mais seguro, por serem menos pirofóricos (reação com água e
oxigênio é mais devagar do que em outros organometálicos. Por outro lado,
extremamente perigoso é o trabalho com AlR3).
Muitos são suficientemente solúveis em hidrocarbonetos (= solvente mais barato).
Desvantagens:
Compostos R-Li são mais reativos, eles também reagem (embora devagar) com éteres.
Li é o metal mais caro do que o Mg.
848
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
9) Bifenil.
10) Reação Hosomi-Sakurai, feita com uma cetona.
δ−
Br2Zn
O
δ+
(p. 829)
R
R´
CH2
F-
SiR3
11) Homologação de Seyferth: A reação é feita no banho de acetona e gelo seco (-78 °C):
N
N
O
O
+
(MeO)2P
N
N
KOt-Bu, THF
C
-78 °C
N
N
C
até temp.amb.
- N2
C
H
H
12) A redução de α-halocetonas com PR3 ou P(OR)3 é bastante relacionada à reação de
Michaelis-Arbusov. Porém, não leva à formação de uma nova ligação P-C, mas a um
complexo intermediário que consiste de um íon de halofosfônio e um enolato. O tratamento
com solvente prótico fornece a fosfina oxigenada e, após a tautomeria ceto-enólica, a cetona.
849
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O
Br
PR3 +
O-
Br
+
PR3
R
R
+ R´OH
- R´O-
+ R´OH
OH
HBr
+
R´
O
O
R
PR3
R
SN
O
R´Br
+
PR3
A dificuldade na formulação deste mecanismo é evidentemente a etapa inicial: o ataque
nucleofílico do fósforo (III) ao bromo e não ao oxigênio do grupo carbonila. Note que nesta
posição do substrato o bromo pode ser considerado pobre em elétrons.
13) Mecanismo e estereoquímica da adição do alilsilano E ao aldeído, em analogia à Figura
48, na p. 823.
Impedimento
espacial
Alilsilano E:
H3C
A+
O
H
H
H
R
H3C
CH2SiR3
H3C
HO
R
H
=
H
H
A+
H
R
O
R
H
H
H
CH2SiR3
CH2
OH
OH
H3C
H
CH CH2
=
R
CH3
treo
14) Mecanismo da alilação de uma amina primária, conforme apresentada na p. 828:
850
A. Isenmann
1)
2)
Ph
Ph
Princípios da Síntese Orgânica
NH3 +
NH
[H+]
H2C O
- H2O
XSi(CH3)3
CH2
Ph
NH
CH2
íon imínio 1
Ph
NH
+ XSi(CH3)3
X- = ânion do ácido ou solvente
CH2
+
1´) Ph
+
NH
H2C O
H
Ph
- H2O
N
íon imínio 2
X3)
Ph
N
X
Ph
N
851
A. Isenmann
11
Princípios da Síntese Orgânica
Compostos diazo, azo e diazônio
As três expressões no título são muito parecidas, portanto devemos definir nitidamente seu
significado.
Compostos diazo
(também diazocompostos)
Compostos azo
(também azo-compostos)
Compostos de diazônio
(também sais de diazônio)
R
R
C N N
C N N
R
R N N
R N N
R
R
X-
(Não mostrados nestas fórmulas: os pares de elétrons não-ligantes; ver as fórmulas mais
completas na p. 868).
Além destas, usaremos a expressão "diazotamento", para a criação do sal de diazônio, a partir
de amina primária.
Compostos diazo têm então um grupo N2 terminal, enquanto os compostos azo tem o mesmo
grupo no meio da molécula. A reatividade destes dois compostos, embora da grande
semelhança composicional, é muito grande: os compostos azo têm alta estabilidade e
geralmente uma vida de prateleira infinita; os compostos diazo, por outro lado, são
extremamente reativos, especialmente os alifáticos. Somente podem ser usados quando
produzidos in situ, quase sempre sob refrigeração. Isso claramente é devido ao seu caráter
zwitteriônico (explicação ver notas de rodapé 73 na p. 147; 436 e 437 na p. 779). Embora a
molécula não tem carga por fora, ela não pode ser escrita sem cargas localizadas. Observamos
que o nitrogênio do meio é o centro positivo, enquanto o carbono e o nitrogênio final
compartilham a carga negativa. Como será discutido a seguir, isso explica as reatividades
diferenciadas desta espécie.
Finalmente temos os sais de diazônio, onde as cargas são mais bem fixadas. O nitrogênio
adjacente ao carbono tem uma carga positiva, ele não tem par de elétrons livres, além de ser
um átomo de eletronegatividade elevada (EN 3,0; ver tabela no anexo 2 deste livro). Todos os
três argumentos mostram na mesma direção: o grupo -N2+ é o retirador de elétrons mais forte
do laboratório. Consequentemente, os sais de diazônio são de elevada reatividade, também.
Este capítulo é apresentado em duas secções: compostos aromáticos (mais estáveis) e
alifáticos (mais reativos).
Compostos contendo o grupo N2, em outros contextos:
• Iniciador de radicais (p. 55)
• Gerador de carbeno (pp. 214 e 222)
• Cicloadição 1,3-dipolar (p. 251)
• Nitrosamento de aromáticos (p. 290)
852
A. Isenmann
•
•
•
•
•
•
•
Princípios da Síntese Orgânica
SN aromática fornecendo éster (p. 383)
Gerador de ceteno (p. 387)
Redução do composto azo para hidrazo (p. 618)
Oxidação do composto azo (p. 669)
Etino a partir de cetona (pp. 784 e 803)
Ativação de alcoóis para reações SN (p. 796)
Gerador de ilídeo (p. 802)
Além disso, encontram-se dois diagramas de vista geral sobre as sínteses e reações dos sais de
diazônio, no anexo 2 deste livro.
11.1 Síntese e reações dos compostos aromáticos contendo o grupo
N2
11.1.1 Preparo dos sais de diazônio aromáticos
Sais de diazônio aromáticos são reagentes muito versáteis, tanto no laboratório quanto em
escala industrial. Eles reagem em pelo menos 5 diferentes maneiras (ver lista na p. 855).
Os sais de diazônio são altamente reativos, portanto são produzidos in situ, a partir de aminas
aromáticas primárias (= anilinas; Ar1-NH2), por tratamento com um agente nitrosante, isto é,
uma fonte do nitrosil cátion, [N≡O]+.
Ar NH2
Anilina
"NO+"
Diazotamento
Ar
N2 +
+ H2 O
Os sistemas mais comuns, geradores do nitrosil cátion, são:
•
Nitrito de sódio e um ácido mineral, geralmente ácido clorídrico, 3 a 5 mol.L-1
•
N2O3
•
Éster do ácido nitroso, R-ONO (por exemplo, nitrito de amila).
514
513
.
.
Para o mecanismo do diazotamento, recorra à p. 290.
Os sais de diazônio (na maioria das vezes cloretos de diazônio) são obtidos como solução
aquosa; eles geralmente não podem ser isolados nem purificados por ser muito instáveis,
reativos ou até explosivos. Portanto, sempre estão preparados in situ e a baixas temperaturas
(banho de gelo de 0 °C), para evitar uma decomposição precoce.
A solução do sal de diazônio geralmente é moderadamente ácida: ou o sistema foi acidificado
com HCl ou foi empregado o cloreto de anilínio, em vez da anilina livre no diazotamento.
Esse último método traz vantagens preparativas, já que o ArNH3+Cl- é de manuseio mais fácil
513
As pesquisas de J.H. Ridd revelaram que a espécie nitrosante pode ser formulada como [N≡O]+ Cl- ou como
O=N-Cl. Na fórmula covalente o grupo nitrosil tem o papel de "pseudo-halogênio"; em vez do Cl- também
funcionam NO2-, Br-, HSO4-, SCN-, entre outros.
514
N2O3 é um gás que aparece azul quando dissolvido em solventes orgânicos. No laboratório é produzido ao
gotejar HNO3 de concentração média, em cima de granalhas de Cu.
853
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
do que a anilina livre (é um sólido não volátil, fácil de pesar, fácil de purificar), além disso, é
completamente solúvel em ambiente aquoso.
Os cloretos de diazônio, mais ainda os nitratos e percloratos de diazônio, na forma sólida
são extremamente sensíveis ao impacto e explodem!
Quem realmente precisa isolar esse sal reativo, pode diazotar uma pequena quantidade de
anilina com nitrito de etila, EtONO, em etanol/HCl. Após a adição de dietiléter os cristais de
Ar-N2+ Cl- se precipitam.
Por outro lado, ao trabalhar em ambiente aquoso, acidificado com HBF4, podem-se obter os
tetrafluoroboratos de diazônio que são consideravelmente mais estáveis e podem ser isolados
sem perigo. Além dos tetrafluoroboratos conhecem-se mais dois sais de diazônio
relativamente estáveis:
Ar
N N BF4-
Ar
N N
2
ZnCl42-
Ar
Sais do ácido
p-toluenossulfônico
Sal duplo com
cloreto de zinco
Tetrafluoroborato
N N OTs-
Atenção: aminas secundárias, do tipo N-metilanilina, não completam o diazotamento. Como
ilustrado na p. 290, o nitrosamento pára na etapa da nitrosamina 515. Em caso da nitrosamina
aromática pode-se até observar uma reação consecutiva conhecida como rearranjo de
Fischer-Hepp:
N
NH
CH3
"HNO2"
N
O
N
CH3
O
NH
°
CH3
Fischer-Hepp
11.1.2 Reações dos sais de diazônio
Em muitos livros de síntese orgânica as reações dos sais de diazônio são classificadas como
aquelas que liberam nitrogênio e outras, onde o grupo N2 permanece na molécula. Para
atender o conceito principal deste livro, a reatividade química, uma divisão das reações
segundo seus mecanismos seria mais coerente. Sob este citério ficará mais evidente quais as
condições reacionais a serem aplicadas.
Eis são:
515
A amina secundária é um grupo bastante comum em macromoléculas biológicas, por exemplo, contido no
aminoácido prolina. Em seres vivos, comprovadamente nos estômagos de roedores, as nitrosaminas são
formadas e agem como substâncias bastante cancerígenas. Portanto, deve-se repensar criticamente o consumo do
conservante nitrito de sódio, por sua vez bastante aplicado em produtos embutidos de carne de porco, isto é, em
bacom, salsichas e linguiças. No entanto, esse aditivo é completamente dispensável nos alimentos, já que seu
papel é somente proporcionar uma bonita cor vermelha (a carne de porco pega facilmente uma cor cinza, ao ser
exposta ao oxigênio ou ambiente ácido).
854
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
1. Os sais de Ar-N2+ são eletrófilos para a SE aromática; a maioria dos corantes azo, Ar1N=N-Ar2, são obtidos por este caminho.
2. Reações redox no sal de diazônio. A fenilidrazina, bastante usada na química analítica,
é feita por esta rota.
3. Reações ácido-base com o sal de diazônio. O produto é bastante instável e pode
explodir.
4. O grupo -N2+ é um excelente abandonador, dando espaço para uma grande variedade
de nucleófilos a serem ligados com bastante facilidade ao anel aromático. Isso pode
ocorrer via fenil cátion ou via arina (faz reações eletrocíclicas, entre outras).
5. Os sais de Ar-N2+ são fontes do radical fenil. Este reage com alquenos ou aromáticos,
pobres em elétrons.
Como pode ser visto desta lista - que é longe de ser completa - existem várias possibilidades
de reagir. Muitas sínteses são afetadas por produtos paralelos porque os sais de diazônio são
substâncias tão reativas. Qual caminho reacional eles andam - isto depende basicamente das
condições aplicadas.
Um resumo tabelárico das transformações em Ar-N2+ se encontra no anexo 2 deste livro.
11.1.3 O sal de diazônio como agente eletrofílico
A qualidade do sal de diazônio como eletrófilo é comparável com a do próprio nitrosil cátion
que foi usado na sua síntese. O centro eletrofílico é o nitrogênio terminal (segunda fórmula de
ressonância da mesomeria, ver em baixo). Isto não é evidente a partir da estrutura eletrônica,
porque nesta fórmula o segundo N fica com apenas 6 elétrons de valência que é muito
desfavorável. Porém, o átomo de nitrogênio diretamente ligado ao anel fenílico não tem mais
valências livres, então não é disposto a fazer outras ligações covalentes (lembre-se que
nenhum elemento do 2° período que faz mais de 4 ligações!).
Ar
N N
Ar
N N
Reação com o ânion cianeto
Formam-se os isômeros geométricos cis e trans do diazocianeto. Os primeiros se formam sob
controle cinético (ver p. 323), enquanto os últimos são termodinamicamente mais estáveis.
Ar
N2
+
+
CN
CN
-
e
N N
Ar
CN
N N
Ar
Substituição eletrofílica aromática, "Acoplamento azo"
O acoplamento azo que já foi apresentado na p. 288 é a mais importante reação desta classe.
Deve-se adicionar um composto aromático rico em elétrons, ou seja, um composto ativado
para reações com eletrófilos.
855
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O sal de diazônio, Ar-N2+, é um eletrófilo relativamente fraco, mas consegue acoplar sob
condições moderadamente básicas.
Dois exemplos:
Ar
N2+
+
C6H5O-
N N
OH
orto e para
Ar
N2+
+
C6H5
N(CH3)2
N N
N(CH3)2
para
Os produtos são todos coloridos e representam hoje a mais importante classe de corantes
orgânicos. Certamente, um dos motivos principais para seu sucesso é a diversidade
combinatória (expressão definida em contexto da reação de Ugi, p. 417) que permite o ajuste
modular das cores, através da estrutura molecular, dentro de uma larga faixa. O alto brilho e a
estabilidade dos corantes azo em cima da fibra téxtil são outros pontos fortes destes materiais.
Corantes de importância industrial são o alaranjado de metila e o vermelho do Congo (ver
abaixo). Um aumento da polarização, ao longo de todo o sistema conjugado, provocado por
grupos doadores de elétrons de um lado e retiradores de outro lado da molécula, geralmente se
anota por uma mudança batocrómica do grupo cromóforo, isto é, um deslocamento do
máximo de absorção para energias mais baixas. A consequência é uma mudança da cor da luz
absorvida.
Atenção: o nosso olho sempre anota a cor complementar à da absorvida (compare última
tabela, no anexo 2 deste livro).
Numa mudança batocromica, isto significa que um deslocamento de εmax para a região da luz
vermelha deixa o corante aparecer mais azul ou verde.
Para a maioria das aplicações em tecidos têxteis uma mudança da cor em dependência do pH
é adversária. Por outro lado, exatamente isso é o efeito procurado e exigido de um bom
indicador de pH. Sendo assim, o laranjado de metila é um dos nossos indicadores de pH mais
utilizados, com faixa de virada em pH 3,1 a 4,4 (de vermelho para alaranjado-amarelado).
856
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
N
SO3
N(CH3)2
N
Alaranjado de metila
NH2
NH2
N N
N N
Vermelho do Congo
(no meio ácido: azul)
SO3
SO3
Já o acoplamento do sal de diazônio com a própria anilina mostra desvios reacionais do
esquema apresentado. Sob controle cinético (isto é, temperaturas baixas e meio neutro)
observa-se a formação de diazoaminobenzeno (= triazeno; "acoplamento N"), enquanto sob
controle termodinâmico (equilíbrio!) o produto principal é o p-amino-azobenzeno, sendo
catalisado por ácidos minerais.
+
N2
NH2
+
[H +]
Controle termodinâmico
H2N
N N
p-Aminoazobenzeno
"Acoplamento C"
Controle cinético
NH N N
Diazoaminobenzeno
"Acoplamento N"
Surpreendentemente simples é a síntese do diazoaminobenzeno: aplica-se à solução de cloreto
de anilínio (0 °C) tanto nitrito de sódio até que a metade da anilina fique diazotada. Daí basta
acrescentar acetato de sódio para executar o "acoplamento N".
Note que, para a maioria das aplicações, o acoplamento N é o caminho indesejado e o
acoplamento C a reação proposicional.
Com enóis/enolatos ocorre a reação análoga à dos fenóis/fenóxidos. A prevalência é o
acoplamento com o carbono em posição β. Embora o oxigênio do enolato represente o centro
nucleofílico duro que reage mais voluntariamente com o eletrófilo duro, Ar-N2+, o produto de
um "acoplamento O" levaria à formação do composto Ar-N=N-O-CH=CH2. Essa fórmula
contém uma ligação N-O bastante fraca, portanto este produto tem pouca estabilidade
termodinâmica. A preferência ganha, portanto, o caminho do acoplamento C que leva ao
produto indicado no esquema a seguir.
857
A. Isenmann
OH
Princípios da Síntese Orgânica
Ar
O
ou
O
N2+
Ar
β α
N N CH2
C
11.1.4 Redução com NaHSO3
Apenas uma oxidorredução envolvendo um sal de diazônio seja apresentada neste lugar, por
fornecer um produto de grande utilidade na química analítica: a reação com bissulfito,
levando à fenilidrazina.
A primeira etapa desta reação é análoga à reação com cianeto (ver acima), mas em seguida se
diferencia por ser sujeito de um desproporcionamento (= oxidorredução intramolecular): o
grupo de sulfito é oxidado para o sulfato, o grupo diazo reduzido à hidrazina.
Ar
N2+
+ HSO3-
Ar
N N
SO3H
Red.
Ox.
[HCl]
Ar
NH NH2
2+ SO4
Esta é a famosa síntese de fenilidrazina segundo E. Fischer (Berlim 1875; prêmio Nobel em
1902 pelos trabalhos pioneiros na química de açúcares).
Mecanismo:
Não só a simplicidade na preparação, mas também o mecanismo desta redução é remarcável.
A solução do sal de diazônio é tratada com sulfito de sódio de determinada concentração,
então ocorre a troca do cloreto pelo enxofre(IV) que representa o nucleófilo melhor. O sulfito
de diazônio sofre rearranjo para diazossulfonato.
Ar
N N] Cl-
+ Na2SO3
- NaCl
Ar
N N] NaSO3-
o
Ar
N N
SO3- Na
A adição de ácido clorídrico provoca em seguida a liberação de ácido sulfuroso (o reagente
NaHSO3 geralmente se aplica em grande excesso) que aciona como redutor, então ataca o
grupo azo e reduz o diazossulfonato ao fenilidrazinassulfonato de sódio.
Ar
N N
SO3- Na
+ 2 H
Redução
Ar
N N
SO3- Na
H H
Finalmente, em virtude de aumentar a concentração do HCl e a temperatura, o grupo sulfonila
é abstraído e a fenilidrazina protonada precipita-se.
Ar NH NH SO3- Na
+
H OH
[HCl]
Ar NH NH3] Cl- + NaHSO4
858
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A fenilidrazina livre se consegue, a partir do sal precipitado, tratando-o com a quantidade
calculada de soda cáustica em solução.
Uma das aplicações tradicionais de fenilidrazina - especialmente da 2,4-dinitrofenilidrazina, é
a analítica qualitativa. Sua reação rápida e completa com aldeídos e cetonas (ambos são
líquidos) leva à 2,4-dinitrofenilhidrazona, um derivado sólido de cor avermelhada e de baixa
solubilidade. Este pode ser facilmente recristalizado e caracterizado pelo ponto de fusão. Com
ajuda de extensas listas dos pontos de fusão destes 2,4-dinitrofenilidrazonas, é possível
identificar o aldeído / a cetona de partida.
11.1.5 Reação com bases de Brønsted
Na sua função como nucleófilo e base o hidróxido reage em duas etapas com o sal de
diazônio. Através do diazoidróxido se forma, ao aumentar cuidadosamente o pH, o diazotato:
K2
K1
ArN2+
+
OH
-
Ar N N OH
Diazoidróxido
Ar
+ OH-
Ar
N N O-
+
H2O
Diazotato
N N O N N Ar
Diazoanidrido
Verificou-se que a constante K2 > K1. Isto faz com que o diazoidróxido apresente-se apenas
em traços. Ele nunca foi comprovado diretamente, portanto está referido no esquema entre
parênteses. O cátion diazônio e o ânion diazotato podem se juntar, formando o diazoanidrido
em uma reação reversível. Eles se precipitam a partir da solução concentrada, em forma de
cristais pouco estáveis e altamente sensíveis ao impacto(!).
Uma aplicação interessante dos diazoanidridos é a arilação de Gomberg (ver p. 866).
Reação com o ânion da azida
O ânion azida, N3-, faz parte da família dos "pseudo-haletos". Este nome se explica com uma
série de qualidades químicas que se conhece dos haletos X-. As características mais marcantes
são:
•
formação do dimero eletrofílico X2
•
formação de dimeros mistos, os “interhalogênios”
•
formação do ácido HX
•
reposição reversível em complexos de metais de transição
•
baixa solubilidade dos seus sais com metais pesados,
Outros pseudo-haletos são:
859
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Cianeto CN-, tiocianato OCN-, isotiocianato CNO-, rodanato (= tiocianato) SCN- 516.
Mas em um ponto as azidas são bem diferentes:
Azidas de metais são explosivas! Especialmente as dos metais pesados.
Ao expor o sal de diazônio dissolvido, aos ânions de azida, N3-, se obtém fenilazida.
Ar
N N
+
N3-
Ar
N N N N N
Diazoazida
- N2
Ar
N N N
Fenilazida
Por muito tempo se acreditou que a diazoazida seja o único composto intermediário. Mas pelo
menos uma parte percorre outro caminho. Experimentos com marcação radioativa de 15N e o
estudo cinético revelou que se forma também o pentazol de arila, um anel heteroaromático
onde todos(!) os carbonos foram substituídos por nitrogênios:
Ar
N N
+ N3-
N
Ar
N
N
N
N
ArN3
+ N2
Fenilpentazol
Mais tarde essa extravagância de laboratório foi comprovada, em forma de pentazol de arila
que foi isolado a temperaturas entre –20 e 0 °C (Huisgen, 1975). Parece desnecessário
mencionar que o composto isolado como cristal é altamente sensível ao impacto.
Reação de Japp-Klingemann
A reação apresentada a seguir 517 encaixaria tematicamente em três diferentes lugares neste
livro: nas condensações de compostos carbonílicos duplamente ativados (cap. 6.5), na
apresentação das hidrazonas (p. 411) e, especialmente, nas reações reversas da condensação
carbonílica, "quebra de ácido" e "quebra de cetona" (p. 462). O fato de que envolve uma etapa
com ataque eletrofílico a um sal de diazônio aromático, todavia, justifica sua discussão aqui.
Nesta reação o sal de diazônio procura como eletrófilo, o enolato de um β-cetoéster ou βcetoácido. Como o composto 1,3-dicarbonilado tém acidez C-H elevada, é possível
desprotoná-lo a alta porcentagem em ambiente aquoso alcalino. Após a quebra característica
do esqueleto carbônico resulta uma hidrazona 518.
516
O tiocianato, aliás, é um excelente catalisador do diazotamento de anilinas, em geral, é catalisador de
nitrosamentos de aminas. Este é um fato com relevância para nossa saúde, já que a saliva humana contém o
tiocianato. Assim podem formar-se, a partir de nitritos contidos em alimentos industrializados de origem animal
(salsichas vermelhas) e aminas segundárias de certas proteínas, as nitrosaminas (p. 290) que são
comprovadamente carcinogênicas.
517
R.R. Phillips, Org. React. 10 (1959) 143; G.A. Reynolds, J.A. VanAllen, Org. Syn. Coll. Vol. 4 (1963) 633
(acessível pelo site http://www.orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv4p0633)
518
Em algumas sínteses mais complexas de heterociclos pode-se aproveitar da hidrazona formada
intermediariamente. A seguir mostrado um exemplo onde um simples aquecimento em ambiente fortemente
ácido fornece um corante do tipo indol, uma variação da clássica síntese de indol de Fischer:
860
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Exemplo 1: reação com β-cetoácido.
O
O
R1
+
OH
Ar
N N
O
[OH-]
N
R1
R2
NH
Ar
+
CO2
R2
Hidrazona
Exemplo 2: reação com β-cetoéster.
O
O
R1
OR3
+
Ar
[OH-]
N N
O
Ar
R2
N
H
N
O
+
R3
R1
R2
OH
Mecanismo:
Em primeira etapa ocorre a desprotonação do β-cetoácido/β-cetoéster. O ânion enolato ataca o
sal de diazônio, formando um composto azo. Em alguns casos conseguiram isolar este
intermediário. Mas geralmente ocorre, sob aquecimento brando, a quebra característica do
composto 1,3-dicarbonilado. No caso do composto azo proveniente do β-cetoácido (exemplo
1) prevalece a "quebra de cetona", enquanto no β-cetoéster se observe a "quebra de ácido".
Explicação: no segundo exemplo, a hidrólise do éster é muito devagar ou até isento, enquanto
operar em ambiente alcalino. Uma "quebra de cetona" onde se libera CO2, porém, somente
funciona quando se tem um grupo -COOH ou -COO- livre. Portanto, o único caminho
possível, embora energeticamente menos vantajoso, é a "quebra de ácido" (= reversa da
condensação carbonílica), levando ao coproduto de ácido carboxílico, em vez do CO2.
Detalhes ver p. 462.
Após a quebra característica basta uma troca de próton (rápida), levando ao produto final,
uma hidrazona de cadeia carbônica mais curta.
Mostrando este mecanismo, para o exemplo 1:
O
O
O
O
OEt
Ph
N2+
NaOH
Ph
N
H
N
OH
H2SO4
OEt
OO
∆
O
N
OEt
H
Derivado do indol
861
A. Isenmann
O
R1
R2
O
R1
R2
Princípios da Síntese Orgânica
O
O
O
[OH-]
OR3
H
O
R1
Ar
N N
N
N
-
OR3
[OH-]
Ar
OH O
O
R1
R2
N
N
OR3
R1
OR3
R2
N
Composto azo N
Ar
(pouco estável)
OR3
R2
Enolato
O
O
"Quebra
de
ácido"
∆
O
O
R1
OH
+
R2
N
Ar
OR3
N
Ar
~H
R2
O
R1
O
+
+
O-
HN
OR3
N
Ar
Coproduto: Produto principal:
carboxilato hidrazona
Note que a hidrazona final desta síntese é de elevada estabilidade, devido ao sistema
conjugado de duplas ligações, N=N-C=O. Por isso, a síntese funciona bem, não obstante se o
grupo R2 seja um carbono ou um hidrogênio 519.
Um composto com a mesma estrutura de ressonância, contida num composto diazo estável,
está apresentado na p. 872.
11.1.6 Sais de diazônio como geradores do fenil cátion
Cozimento de fenol
Ao aquecer uma solução aquosa ácida do sal de diazônio a mais ou menos 70 °C, ocorre o
desprendimento de nitrogênio e forma-se fenol. Estudos extensos desta reação comprovaram a
existência de fenil cátions. Eles têm um orbital sp² vazio e são muito reativos:
C6H5N2+
H+ / H2O
+ H2O
∆ : - N2
- H+
OH
Este é método mais popular, para introduzir o grupo hidroxila no anel aromático.
519
R.E. Brownman, T.G. Goodburn, A.A. Reynolds, J.Chem.Soc., Perkin Trans.1 1972, 1121;
M.D. Meyer, L.I. Kruse, J.Org.Chem. 49 (1984) 3195-9.
862
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reação de Schiemann
A reação direta de aromáticos com F2 não funciona por causa da alta reatividade do halogênio
(ver p. 296). Uma mistura de produtos perfluorados, isto é, adição repetitiva de flúor ao anel,
sob perda da aromaticidade, seria a inevitável consequência. Também a substituição
nucleofílica de um grupo funcional por F- geralmente falha porque o fluoreto não é um
nucleófilo forte; sob as condições aplicadas ele é mais fraco do que os demais haletos (ver p.
43). Além do mais, a maioria dos aromáticos faz preferencialmente substituição eletrofílica e
não quer saber de nucleófilos.
Contudo, a reação de Schiemann é a melhor estratégia para o preparo de compostos
aromáticos fluorados:
Ar
N2+ BF4-
∆
Ar
F +
BF3
+ N2
Em vez de trabalhar em solução (onde há concorrência do OH-, ver cozimento de fenol, logo
em cima) se aquece o sólido tetrafluoroborato de diazônio. Essa pirólise não é particularmente
perigosa e pode também ser feita com quantidades maiores de tetrafluoroborato de diazônio.
11.1.7 Sais de diazônio como geradores de arinas
O grupo diazônio é provavelmente o mais forte retirador de elétrons que existe no anel
aromático. Ele age com os efeitos –M e –I (ver p. 318). Uma consequência é que o hidrogênio
em posição vizinha torna-se ácido. Este efeito é muito mais pronunciado do que em haletos de
arila (ver p. 330).
Com bases apropriadas se consegue a desprotonação do anel em posição α, seguida pela
abstração de N2. Formalmente isto é uma eliminação β, o produto é uma arina (=
anidrobenzeno = benzina).
A maioria das bases é, ao mesmo tempo, nucleófilo e pode então acoplar com o sal de
diazônio (p. 855). Em casos especiais podem até funcionar como veículos de elétrons e iniciar
reações por radicais (por exemplo, Ph3C-Na+; outros exemplos ver p. 864). Por estas razões o
caminho reacional via arinas ficou desconhecido por muito tempo.
H
N N
H
+ Base
N N
- BaseH+
H
- N2
Arina
Como já foi elucidado na p. 331, a arina jamais é o produto final, mas reage imediatamente,
tanto com eletrófilos quanto com duplas ligações. Para assegurar bom funcionamento neste
sentido deve-se evitar solvente aquoso ou alcoólico devido a reações iônicas. Como então
aplicar a base? A resposta é: uma suspensão de acetato de potássio anidro e tetrafluoroborato
de diazônio, em benzeno. O acetato de potássio, quando usado na forma anidra, é uma base
bastante forte. Compare a discussão (controversa) da sua basicidade e sua aplicação na reação
de Perkin, p. 485.
863
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Um exemplo preparativo: este sistema, na presença de antraceno, reage prontamento
formando tripticeno. As posições 9 e 10 do antraceno são mais reativos do que as demais
posições nos anéis laterais; o mecanismo desta ciclização é sincronizado, do tipo Diels-Alder
[2 + 4], com a arina de dienófilo:
N2+ BF4-
Antraceno,
AcO- K+ (anidro)
∆ , [C6H6]
Tripticeno
A reação também funciona neste sentido quando a anilina é tratada com nitrito de arila, na
presença de pequena quantidade de ácido acético glacial e KOAc em benzeno.
O número de aplicações deste processo até hoje é pequeno.
11.1.8 Reações radicalares do sal de diazônio
Os haletos e pseudo-haletos de diazônio podem gerar, sob as condições apresentadas a seguir,
radicais arilas, Ar•.
Podemos explicar essa reatividade por duas maneiras:
reação de acoplamento, seguida pela quebra homolítica do composto azo covalente,
transferência direta de elétrons (SET).
Uma distinção na maioria dos casos não é possível.
A transferência de elétrons é catalisada por metais de transição paramagnéticos, tipicamente
usados em sistemas redox de iniciadores de radicais. Mais utilizado é o sal de Cu(I).
C6H5
N2+
+
Y-
C6H5 N N Y
Composto azo
SET
Catalisador de Cu
C6H5
+ N2 + Y
Reação com iodeto, azida, rodanato, arsenito e tiocarbonato
ArN2+ I-
[Cu(I)]
- N2
Ar
+
I
Ar
I
864
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
As reações com N3-, SCN-, AsO33- e EtO-C(=S)-S- ocorrem de maneira análoga, porém os
seus mecanismos podem desviar um do outro 520. O penúltimo ânion leva ao ácido fenilarsônico e a síntese é conhecida como reação de Bart (1910); com o último ânion se obtêm
xantatos aromáticos (ver trambém p. 146) que não são acessíveis por outros caminhos.
Reações de Sandmeyer
Ao gotejar uma solução aquosa de cloreto de fenildiazônio, em uma solução morna de HCl
contendo o sal CuCl, forma-se prontamente clorobenzeno. Essa reação ocorre por via
radicalar, seguindo uma cinética em cadeia. O catalisador é mais uma vez Cu(I) 521.
Propagação:
ArN2+
1)
-
Cl
+1
+
CuCl
Ar
- N2
+2
+
CuCl2
+1
2)
Ar
+
CuCl2
Ar
Cl
+
CuCl
De maneira análoga podem ser preparados Ar-Br, Ar-NO2 e Ar-CN, a partir dos brometos,
nitritos e cianetos de diazônio, respectivamente. A catálise nestes casos é por CuBr, CuNO2 e
CuCN, respectivamente. Nota-se que a aplicação do cianeto, CN-, é uma estratégia importante
na química preparativa, pois leva a uma nova ligação C-C; o esqueleto carbônico do substrato
fica ampliado por unidade e o novo carbono tem NOX do ácido carboxílico.
Arilação de Meerwein
A cadeia reacional da reação de Sandmeyer pode desviar do esquema ilustrado acima,
especialmente quando estiverem presentes alquenos pobres em elétrons ou aromáticos
ativados por retiradores de elétrons:
Ar
+
δ+
H2C CH CN
Ar
CH2
CH CN
Acrilonitrila
CuX2
X
Ar
CH2 CH CN
/
Ar
CH CH CN + HX
Como substratos também podem ser usados ésteres e cetonas α,β-insaturados, que igualmente
contêm uma dupla ligação de baixa densidade eletrônica (= sistemas Michael, ver p. 518).
520
E.S.Lewis, J.Am.Chem.Soc. 84 (1962) 3847.
Uma outra interessante aplicação deste catalisador é descrita na p. 220, com o reagente de Gaspar-Roth; lá
está (des)ativando o diazometano, para efetuar ciclopropanações seletivas.
521
865
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Desdiazotamento redutivo
Uma outra variação da reação de Sandmeyer se obtém ao adicionar uma classe especial de
doadores de hidrogênio (atenção: não de hidreto!). Os seguintes compostos têm a capacidade
de desprender um radical de hidrogênio:
H
+1
P(OH)2
Ácido hipofosforoso
-1
CH2
O
CH2
H3C
-1
Tetraidrofurano, THF
CH OH
Álcool
H
Catalisadores continuam sendo os sais de Cu(I) e/ou bases. A síntese mostra uma cinética
típica de reação em cadeia.
Propagação: 1) Ar
+
H Y
Ar
2) Y
+
ArN2+
Y+
H
+
+
Y
Ar
+
N2
O grupo diazo é reposto por H que corresponde formalmente a uma redução. Novamente
estão sendo percorridas etapas de propagação via radical. A iniciação destas etapas requer
uma base. Os radicais, Y•, representam bons sustentadores da cadeia e, ao mesmo tempo,
doadores de elétrons (= redutores), já que todos os substratos indicados acima contêm um
átomo central de baixo NOX.
Arilação de Gomberg
Ao tratar uma solução aquosa do sal de diazônio com NaOH (diluída) se formam
diazoanidridos (ver p. 859). São compostos de baixa polaridade e portanto solúveis em
solventes orgânicos. Ao oferecer benzeno como segunda fase no sistema os diazoanidridos
migram para a fase benzênica, onde sofrem quebra homolítica. Assim, a arilação de Gomberg
(também referida como Gomberg-Bachmann) é uma reação radicalar, mas não mostra uma
cinética em cadeia.
866
A. Isenmann
2 ArN2+
+
Princípios da Síntese Orgânica
2 OH-
Ar
N N O N N Ar
+
H2O
Diazoanidrido
Ar
N N O N N Ar
Ar
+
[benzeno]
Ar
rápido
+
N2
+
O N N Ar
Ar
C6H6
H
Complexo σ
Ar
+
O N N Ar
Ar
+
Ar
Ar
N N O N N Ar
+
H2O
N N OH
H
2 Ar
N N OH
A realização desta reação em laboratório é muito simples; a arilação de Gomberg funciona
também com quantidades maiores, sem perigo de explosão. Pela sua natureza a arilação de
Gomberg somente serve para produzir biarilas simétricas. Para acessar as biarilas assimétricas
pode-se aproveitar igualmente dos sais de diazônio. Daí se trabalha de preferência sob catálise
de Pd(II), então é uma reação da família "Heck", ver p. 306. Darses 522 relatou do acesso com
médios a bons rendimentos, modificando o acoplamento de Suzuki (p. 306) ao substituir os
grupos retiradores de elétrons clássicos, -Br, -I ou -OTs, pelo mais forte retirador, o grupo
diazônio. O outro componente aromático de acoplamento é tipicamente um éster do ácido
bórico.
HO
X
N2+
BF4
-
B
+
HO
Catalisador
Pd(OAc) 2
Y
[Dioxano]
X
Y
X = Me, OMe, CO2Et, COPh, Br
Y = H, OMe, Cl, F
A tolerância dos grupos X e Y é grande; suas posições podem ser em para, meta e até orto,
em relação ao grupo diazônio. Ainda não fica claro se essa reação envolve etapas radicalares.
Arilação de aromáticos por N-nitroso-acetanilida
Esta reação pode ser entendida melhor com conhecimento do mecanismo da reação de
nitrosoamidas com soda cáustica, apresentada nas reações dos compostos azo alifáticos (p.
869). Com agentes nitrosantes fortes (N2O3, NOCl, N2O4) se consegue até nitrosar acetanilida
cujo nitrogênio é de baixa basicidade.
522
S.Darses, T.Jeffery, J.P.Genet, Tetrahedron Lett. 37 (1996) 3857-60.
867
A. Isenmann
C6H5
N
H
C
Princípios da Síntese Orgânica
CH3
O
NO
N2O3
AcOH , AcOAc
C6H5
N C
CH3
O
O produto, uma N-nitroso amida, tem estabilidade surpreendentemente alta. Pode ser
precipitado com água e pode ser isolado a frio ou em forma da sua solução benzênica anidra.
Porém, ao aumentar a temperatura ligeiramente (30 a 50 °C), ocorre a arilação do benzeno.
Mecanismo:
N O
N O
Ar
Ar
N C CH3
Ar
N C CH3
N2+ +
OOC
CH3
O
O
Em seguida tem-se um ciclo degradativo que em grande parte corresponde ao que acontece na
arilação de Gomberg.
11.2 Compostos diazo alifáticos
11.2.1 Estrutura e propriedades de diazoalcanos
Como foi mostrado no último item os sais de diazônio aromáticos são bastante instáveis. Já os
compostos diazo e sais de diazônio alifáticos são muito menos estáveis ainda, pois não existe
nenhuma estabilização da ligação C-N por mesomeria aromática.
Para complicar a situação mais ainda, existem outras três classes de compostos diazo que são
isômeros dos diazoalcanos:
R
R
R
C N N
C N N
C N N
C N N
R
R
R
R
R
Diazoalcano
Isômeros estruturais:
R
C
N
N
R
Diaziridina
R C N N
R
R C N N
Nitrilimina
R
C N NR2
Isodiazometano
(isonitrilamina)
O diazometano é um gás amarelo (Teb = -23 °C), altamente perigoso por ser tóxico e
explosivo. Portanto, é geralmente usado em forma de solução etérica e somente em
868
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
quantidades pequenas. É conhecido como agente mais poderoso de metilação (ver aplicação a
seguir neste capítulo e na p. 383).
11.2.2 Preparo de diazoalcanos
Como pode ser visto na mesomeria acima, o diazoalcano somente pode ser representado em
forma zwitter-iônica. Isto parcialmente já explica sua alta reatividade. E uma outra conclusão
é possível, ao olhar nas fórmulas de ressonância do diazoalcano:
o carbono na maioria das reações tem o papel de nucleófilo. Isto pode ser confirmado abaixo
(p. 875).
Existe uma série de sínteses de diazoalcanos, das quais as 8 mais viáveis são apresentadas a
seguir:
• Decomposição controlada de nitrosamidas,
• Diazometano via Diazald,
• Via óxido mesitila, método de Kenner,
• Diazometano via diclorometileno, método de Staudinger,
• Diazoacetato a partir do éster da glicina,
• Síntese de Bamford-Stevens,
• Difenildiazometano por oxidação seletiva de hidrazonas, usando HgO,
• Transferência do grupo diazo para grupos metilenos ativados.
Decomposição controlada de nitrosamidas
A reação de nitrosamidas com álcali em água/etanol é hoje o método padrão de produzir
diazometano (e assim o carbeno, ver p. 216).
Na primeira etapa forma-se o diazotato que em seguida perde seu grupo hidroxila (sem formar
o diazoanidrido, conforme observado no análogo aromático descrito na p. 859). Sob as
condições aplicadas forma-se finalmente o diazometano por desprotonação.
H3C NH C
R
O
+ H2O
H3C
Com R = -OC2H5
R = -NH2
R = -alquila
N2O3
+
- H
NO
H3C N C
N N OH
O
- OH-
R
OH-
H3C N N ODiazotato
- RCOOH
H3C N N
Sal de metildiazônio
+
OH-
- H2O
H2C N2
Diazometano
Nitrosometiluretano
Nitrosometiluréia
Nitrosacilalquilamina
Um excelente resultado obtem-se a partir da metilamida de "tosila":
869
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
NO
H3C N
NO
SO2
CH3 , simplificado: H3C N
Ts
N-nitroso-metil-p-toluenossulfonamida "Diazald"
Este derivado nitroso é menos instável do que os outros e pode até ser armazenado (no
freezer!).
O método mais viável e seguro de produzir pequenas quantidades de diazometano é então a
partir da tosilmetilnitrosamida, dissolvida em dietiléter que reage com uma solução de KOH a
uma temperatura perto de +60 °C (!). Nesta condição o Diazald se decompõe de maneira
controlada, o produto é diazometano, um gás altíssimamente reativo e com perigo de explodir.
Como se trabalha acima da temperatura da ebulição do dietiléter, o diazometano logo após a
sua geração é removido da zona quente. Dentro da aparatura fechada é levado pelo solvente
etérico a uma zona de resfriamento (-75 °C; banho de gelo seco em acetona) e conduzido de
maneira segura ao balão onde se encontra o substrato a ser metilado (conforme descrito na p.
875).
NO
Ts
N
CH3
KOH aq. Et2O
Diglime -75 °C
H2CN2
A seguinte aparatura, comercialmente disponível como kit de reagente, juntas, balões e outras
peças, é adequada para esta finalidade:
Figura 51. Diazald para o preparo de pequenas quantidades de diazometano (< 50 mmol) 523
Parte à esquerda: decomposição térmica do Diazald em Et2O;
Parte à direita: reservatório da solução etérica do diazometano, refrigerado por dentro
usando gelo seco/acetona. Bocal na parte inferior, para balão com o substrato a ser
metilado.
Dois avisos devem ser feitos neste contexto:
523
Uma revisão sobre a preparação e as reações de diazometano se encontra em: Aldrichim. Acta 16, 3 (1983)
O uso da vidraria do Diazald, ver Th. J. de Boer, H. J. Backer, Org.Syn., Coll. Vol. 4, 250 (1963), acessível pelo
site www.orgsyn.org
870
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
1. Diazometano é muito tóxico e perigoso. Ele sempre deve ser manuseado em solução
etérica porque na forma pura é um gás altamente explosivo.
2. O Diazald, como todos os compostos nitrosos, é muito cancerígeno.
O diazometano produzido por este método representa o agente mais poderoso de metilação.
Pode ser usado, por exemplo, para produzir um éster estericamente impedido, a partir do
carboxilato, R-COO- (compare p. 875 e 383).
Método segundo Kenner
H3C
C
CH C CH3
+
CH3NH2
H3C
H3C
O
Óxido de mesitila
N2O3
O
C CH2
C
CH3
NH CH3
H3C
H3C
CH3
H
O
C CH
C
CH3
ON N CH3
Base- Óxido de mesitila
H3C N N O
etc.
A primeira etapa é uma adição de Michael, na qual o β-C do óxido de mesitila recebe o
nucleófilo que é, no caso, a metilamina. O melhor resultado se obtém em ambiente
moderadamente ácido. O produto é uma amina secunária que na segunda etapa pode ser
atacada pelo agente nitrosilante forte, N2O3 (ver p. 853). Resulta assim o composto nitroso a
partir do qual o metildiazotato pode ser liberado. A terceira etapa requer uma base de força
média a alta (pode ser usado o cicloexóxido) e pode ser vista como “quebra de Michael”
porque se recupera o óxido de mesitila. Desta forma o óxido de mesitila tem apenas o papel
de catalisador. Na prática, porém, deve-se usar quantidades estequiométricas porque não vale
a pena recuperar o óxido de mesitila (barato!) após a segunda etapa reacional. A quarta etapa
é a decomposição do diazotato, idêntica com o caminho descrito na p. 869.
O método de Kenner é útil, especialmente para preparar diazoalcanos maiores, a partir da
respectiva amina primária.
Diazometano segundo Staudinger
A partir de clorofórmio em NaOH se consegue o diclorometileno que por sua vez adiciona
hidrazina. Na última etapa são abstraídos dois HCl com apoio da base que está presente em
alta concentração. Sobre o mecanismo desta última etapa se sabe pouco (inter/intramolecular?).
CHCl3
NaOH
[ CCl2 ]
H2N NH2
H
Cl
C NH NH2
Cl
[OH-]
- 2 HCl
H2CN2
871
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Diazoacetato a partir do éster da glicina
O α-aminoácido mais simples é a glicina, H2N-CH2-COOH. Seus ésteres podem ser
submetidos ao diazotamento da seguinte maneira:
H3CO C CH2
NaNO2
NH2
Tampão de acetato
H2O / CH2Cl2
O
α
H3CO C CH2
N2 +
O
- H+
Sal de diazônio
(dupla ativação do grupo metileno)
H3CO C CH
N2
O
Diazoacetato de metila
As condições reacionais são extraordinariamente suaves, o meio é tamponado de pH
levemente ácido. De maneira semelhante a outras aminas alifáticas forma-se o íon de diazônio
(ver p. 35). Mas existem diferenças em reatividade deste produto, em comparação aos sais de
diazônio de aminas simples:
1. O nitrogênio não se desprende espontaneamente, o que ocorre com os sais simples de
diazônio, especialmente fácil quando submetido a ácidos.
2. O sal de diazônio que se forma intermediariamente pode ser facilmente desprotonado,
o que não é o caso nos sais simples ou nas nitrosamidas (p. 869) que requerem meios
alcalinos mais fortes.
Explicação:
O sal de diazônio a partir de glicina contém um grupo metileno (posição α), rodeado por dois
retiradores de elétrons fortes. Assim, ele tem uma acidez elevada - maior ainda do que os
compostos carbonílicos duplamente ativados que foram apresentados no cap. 6.5. Tampão de
acetato (ou carbonato de sódio) já é suficiente para sua desprotonação.
O diazoacetato, uma vez formado, é extraído imediatamente para a fase de cloreto de metileno
onde fica estável e seguro.
Hoje em dia a solução de diazoacetato de etila é comercialmente disponível (caro). Em geral,
os compostos diazo recebem bastante estabilização quando tiver um grupo retirador de
elétrons na vizinhança. fórmula geral: EWG-CH=N2 . Retirador neste caso: o grupo do éster.
Lembre-se das fórmulas mesoméricas na p. 868, onde o carbono do diazometano tem carga
negativa. Então é o grupo EWG que alivia o carbono da alta carga negativa e contribui assim à
sua estabilização. O manuseio dos compostos diazo torna-se mais seguro 524.
Mais estável ainda devem ser então os compostos diazo que contêm dois grupos retiradores de
elétrons, do tipo (EWG)2C=N2. Neste sentido seja apresentado o diazomalonéster,
(EtOOC)2C=N2, que recebe estabilização por dois grupos ésteres. Ele se mantém até em
solução de ácido sulfúrico diluído (!). Sob estas condições está lentamente protonado, porém
isso ocorre de preferência no oxigênio:
N
N
N
H5C2
O
O C CH C
O
N
Ceto-enol
H5C2
O C
OC2H5
O
OH
C C
OC2H5
Diazomalonéster protonado
524
V.F. Ferreira, L.O.R. Pereira, M.C.B.V. Souza, A.C. Cunha, Compostos alfa -diazo carbonílicos: uma
estratégia atraente para a síntese orgânica, Quim. Nova 24 (2001) 540-553.
872
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Igualmente estáveis do que os 1,3-diésteres são os compostos diazo dos 1,3-dicarbonilados
(acetilacetona, por exemplo) e β-cetoésteres. Os 1,3-diácidos carboxílicos não reagem neste
sentido.
Um outro composto α-diazocarbonila foi apresentado como intermediário reativo, na síntese
de ceteno (ver p. 387).
O diazomalonéster é gerador de um carbeno que reage, conforme descrito no cap. 3.5.1, com
alquenos (preferencialmente os pobres em elétrons), formando um derivado do ciclopropano.
Até a estereosseletividade desta cicloadição pode ser controlada, usando-se um catalisador de
Rh(II), em forma de complexo quelato quiral 525.
EtOOC
N2 +
Ph
EtOOC
Diazomalonato
de dietila
Cat:
Rh(II) quiral
Ph
- N2
Estireno
COOEt
COOEt
Encontraremos mais uma vez com os compostos diazo com grupo carbonila em posição α, na
discussão da reação de Arndt-Eistert (p. 876).
Um acesso alternativo aos compostos diazo carbonilados vem apresentado logo em frente, na
p. 874.
Síntese de Bamford-Stevens
A síntese de Bamford-Stevens tem alguma similaridade mecanística à redução de WolffKishner (p. 605).
R CH O
+
H2N NH
SO2
Ar
R CH N NH
Tosilidrazina
BuLi (1mol)
- n-Butano
R CH N N
SO2Ar
Tosilidrazona
SO2Ar
30 °C
R CHN2
+ ArSO2- Li+
Li
O primeiro produto, a tosilidrazona que se forma por adição de tosilidrazina ao aldeído é
bastante estável. Ela não entra em tautomeria com a forma azo porque se trabalha sob
condições anidro. Lembre-se que uma tautomeria iria envolver a mudança de um próton, que
somente pode ser observado em solução aquosa ou em outro solvente prótico (ver p. 400).
Neste caso o tautômero da hidrazona iria desprender rapidamente N2, formando um
carbocátion que seria sujeito a rearranjos e levaria a uma série de produtos paralelos.
R CH N NH
SO2Ar
R CH2 N N
SO2Ar
525
M.P. Doyle, W. Hu, Enantioselectivity for catalytic cyclopropanation with diazomalonates, ARKIVOC 2003
(vii) 15-22; disponível online: www.arkat-usa.org/get-file/19422/
873
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Com o butilítio, uma base extremamente forte e pouco nucleofílica, se consegue desprotonar a
tosilhidrazona no nitrogênio. Este sal se decompõe acima de 30 °C, liberando o diazoalcano.
Oxidação de hidrazonas
Uma alternativa ao trabalho com butilítio (que é caro e altamente inflamável!), necessário na
síntese de Bamford-Stevens, pode-se usar um agente oxidante bastante suave, o óxido de
mercúrio amarelo, HgO.
(C6H5)2C O + N2H4
(C6H5)2C N NH2
Hidrazona
HgO
(amarelo)
Et2O
(C6H5)2C N2
Difenildiazometano
A hidrazona da difenilcetona forma-se com bastante facilidade, a partir de qualquer
aldeído/cetona e hidrazina 526. O difenildiazometano é obtido em forma de cristais vermelhos
escuros, temperatura de fusão de 30 °C. Este método falha em outras hidrazonas devido à
falta de estabilidade dos diazometanos produzidos.
Transferência do grupo diazo para grupos metilenos ativados
Esta estratégia funciona com tosilazida, Ar-SO2-N3 , um ácido de Lewis, sem efeito como
ácido de Brønsted. Ela reage com compostos 1,3-dicarbonilados, cuja característica é uma
elevada acidez C-H no grupo metileno (cap. 6.5.1). O malonato de dietila serve como
substância modelo.
O grupo metileno deste éster é desprotonado por uma base auxiliar, formando o enolato que,
por sua vez tem atividade nucleofílica elevada, portanto ataca o nitrogênio eletrofílico da
tosilazida. É interessante que a base auxiliar presente na mistura, não forma um complexo
ácido-base estável com a tosilazida, mas sim, desprotona o composto biscarbonilado.
O subproduto, a tosilamida, é bastante estável – um fato que promove o andamento desta
reação.
COOEt
CH2
COOEt
Malonato de
dietila
Base
ArSO2N3
COOEt
CN2
COOEt
+
ArSO2NH2
Tosilamida
(estável)
(Um acesso alternativo aos compostos diazo com grupo(s) carbonila(s) em posição a foi
apresentado na p. 872.)
526
Esta primeira etapa, se for desejado, pode ser revertida ao tratar a hidrazona com HSO3-; esta reação é
conhecida como reação de Fischer; a hidrazina pode ser usada então como grupo protetor, para o grupo
carbonila.
874
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Através da mesma estratégia foi também sintetizado o diazociclopentadieno (muito sensível
ao impacto!). Lembre-se que o ciclopentadieno representa igualmente um pseudo-ácido C-H
(p. 538).
CH2
H
+ Et2NH
C
- Et2NH2+
N N N
SO2
CH3
Tosilazida
H
H
+ H+
N N N
+ Base
- BaseH-
CN2
SO2
+
CH3
H N
SO2
Base
H
N N N
SO2
CH3
CH3
Diazociclopentadieno
11.3 Reações dos diazoalcanos
A reatividade da maioria dos diazoalcanos é extremamente alta; assim, abrem-se diversos
caminhos para reações, tanto como nucleófilo (caso mais geral) quanto como eletrófilo (mais
raro).
11.3.1 Diazoalcanos como eletrófilo
Esterificação de ácidos carboxílicos e eterificação de fenóis
A basicidade do carbono no diazometano não é muito alta. Mesmo assim, a acidez dos ácidos
carboxílicos e também dos fenóis é suficientemente alta para transferir uma pequena alíquota
de prótons para este carbono. Um equilíbrio desvantajoso desta reação de ácido-base não
prejudica o progresso da síntese porque o sal de metildiazônio desprende rapida e
irreversivelmente N2. Resulta o metil-cátion cuja reatividade é igualmente muito alta (ver p.
46). Assim, a formação do éster é uma etapa rápida e completa.
R COOH
+
CH2N2
RCOO-
+
CH3N2+
- N2
CH 3+
R COOCH3
De maneira análoga ocorre a eterificação de fenol. É bom lembrar-se que fenóis têm uma
acidez elevada, de pKa ≅ 10.
Essa síntese é aplicada com sucesso, porém em pequenas escalas, em todos os casos onde uma
esterificação/eterificação "convencional" falhou, devido impedimentos estéricos (ver p. 383),
875
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
uma reatividade insuficiente do grupo carboxílico/fenólico ou por falta de um catalisador
apropriado na síntese convencional. Hoje se usa preferencialmente o Diazald como fonte do
diazometano (p. 869).
Eterificação de alcoóis
Esta reação somente funciona sob catálise de alcóxidos de alumínio (uma base forte), porque
o hidrogênio de alcoóis não tem suficiente acidez (pKa ≥ 17). Sob influência deste catalisador
o álcool é desprotonado e reage com o diazoalcano em forma do alcóxido. Para evitar mistura
de produtos o alcóxido do catalisador e do substrato (no esquema a seguir: R) devem ser
idênticos.
ROH
[Al(RO)4]- H+
+ Al(OR)3
CH2N2
- N2
R OCH3
Esses dois exemplos mostram então que existem duas maneiras de catalisar a reação onde o
diazometano represente o componente eletrofílico: por ácidos (que liberam o eletrófilo CH3+
do diazometano) e por bases (que aumentam a nucleofilia com o correagente do
diazometano).
11.3.2 Reação do diazoalcano como nucleófilo
A reatividade do diazoalcano como nucleófilo é mais pronunciado do que sua reatividade
como eletrófilo, como já foi enunciado na p. 869.
Diazocetonas segundo Arndt-Eistert
O diazoalcano é então um bom nucleófilo, mas sua basicidade não é muito alta, como foi
alegado na reação com ácidos carboxílicos na p. 875. Sendo assim, o diazoalcano consegue
atacar o carbono positivado do grupo carboxila - especialmente quando este fica na sua forma
mais ativada, como cloreto do ácido carboxílico.
R COCl
+ CH2N2
[Et3N]
- Et3N*HCl
R C CH N2
O
Diazocetona
527
As reações de Arndt-Eistert
são de grande utilidade preparativa (ver p. 390) devido à
relativa estabilidade da diazocetona (ver p. 872), então o trabalho torna-se mais seguro. Mas o
mais interessante é uma reação consecutiva, conforme descrita a seguir:
A diazocetona perde N2 com bastante facilidade. Após a abstração de N2 pode-se observar um
rearranjo de Wolff. Forma-se o ceteno (p. 387) numa reação limpa porque existe somente um
grupo R que tem a habilidade de mudar-se para o carbono com sexteto de elétrons; rearranjos
dentro do grupo R não ocorrem (ao invés desta, certa ambiguidade se dá na reação discutida
na homologação de cetonas, p. 877). O ceteno se caracteriza por ter um carbono de hibridação
sp e altamente eletrofílico (ver p. 388). Um ataque por um nucleófilo fornece, portanto,
527
K. Gademann et al., Angew. Chem. Int. Ed. 38 (1999) 1223.
876
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
imediatamente o derivado acilado (via enolato). Sendo assim, a cetona é o agente acilante
mais forte que existe.
O
O
+ CH2N2
R C
Cl
O
R C CHN2
- HCl
R C CH
- N2
Diazocetona
Rearranjo
o de Wolff
H
O C C
Ceteno R
+ H2O
+ EtOH
O
R CH2
O
C
R CH2
C
OEt
OH
O resultado final é um alongamento da cadeia carbônica por uma unidade metilênica,
-CH2-, que foi inserida na penúltima posição - no esboço a unidade em negrito.
Um acesso alternativo à diazocetona é a partir da benzila, usando hidrazina e um agente
oxidante seletivo, foi descrita na p. 387.
Homologação de cetonas
As cetonas reagem com diazometano formando epóxidos ou cetonas homólogas. Em qualquer
caso a etapa inicial é o ataque do carbono do diazoalcano ao carbono positivado do grupo
carbonila.
A reação não catalisada pode principalmente fornecer os dois produtos:
O
1
O-
O
R
R´
+ CH2N2
R´
1
C CH2
R 2
3
R C CH2
N2+
2
- N2
3
R
O
R´
C CH2 R
O
R C CH2 R´
Sob aspectos preparativos o caminho 2 é mais importante; ele é promovido pela presença de
sais ácidos. Em substratos onde R ≠ R´, o grupo metileno é inserido preferencialmente ao lado
mais ramificado. Mais correta, do ponto de vista do mecanismo, é a afirmação que o carbono
mais substituído se muda para o carbono com sexteto de elétrons. Uma analogia interessante
se observa na estereosseletividade da oxidação de Baeyer-Villiger (p. 662), na qual migra
igualmente o carbono mais substituído, para o oxigênio de sexteto eletrônico.
877
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A reação não catalisada funciona possivelmente via cicloadição 1,3-dipolar (processo
sincronizado, ver pormenores no esquema abaixo), em vez de ser uma reação em sequências.
Afinal, os dois produtos concorrentes podem ser explicados por este mecanismo:
H
C N
N
H
R´ +
C
R
1,3-dipolo
Dipolarófilo
O
Cicloadição
1,3-dipolar
H2C
R C
R
N
N
N
N
CH2
R C
O
O
R
O
O
R C CH2 R
R C CH2
R
Uma aplicação interessante é a reação com cetonas cíclicas; neste caso se obtém um
alargamento do ciclo por um carbono (método alternativo de ampliação de cetonas cíclicas via
cianidrina, descrita na p. 406):
O
O-
O
+
CH2N2
CH2
N N
- N2
o
Rearranjo
de Wolff
Esta reação funciona especialmente bem sob a influência de BF3 em ambiente anidro (E.
Müller). Uma possível explicação para este efeito benéfico poderia ser a ativação da cetona
pelo ácido de Lewis. Este complexo faz com que o seu carbono fique mais eletrofílico:
R
C O
R
R
H
BF3
+
C N N
H
CH2
C
- N2
R
O
878
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
As cetonas têm certa acidez em posição α. Só que ela não é suficientemente alta (pKa ≥ 20)
para protonar o diazoalcano. Por este motivo a seguinte reação não funciona:
O
O
O
+ CH2N2
O
O
+ CH3N 2+
- N2
H3C
Enolato
CH3
ou
não funciona
Veja que a transformação de aldeídos em metilcetonas, via reação com diazometano, segue o
mesmo caminho que a homologação de cetonas. Mais em geral, diazoalcanos reagem com
aldeídos, formando cetonas - uma reação bastante antiga, conhecida como Büchner-CurtiusSchlotterbeck (1885) 528:
O
R1
CHO
+ R2
CHN2
R1
- N2
C
CH2 R2
Como já visto mais em cima, essa reação não é muito limpa, pois oxiranos podem formar-se,
também.
11.3.3 Cicloadições 1,3-dipolares
Na terceira e quarta formula de ressonância do diazoalcano na p. 868 pode-se reconhecer o
caráter dipolar. Assim, espera-se uma fácil reação com “dipolarófilos” (expressão em analogia
ao "dienófilo", usado no cap. 3.5.6), isto é, moléculas com dupla ligação que pode ser ou não
polarizada. Um exemplo deste foi mostrado logo acima, com uma cetona de dipolarófilo.
Com um alqueno ocorre a cicloadição para um anel de 5 membros contendo dois nitrogênios
vizinhos, chamado de pirazolina. As olefinas pobres em elétrons ou olefinas em sistemas
cíclicas com tensão anelar têm uma reatividade especialmente alta nesta cicloadição 1,3dipolar (a discussão sistemática dentre as reações eletrocíclicas ver p. 247).
CH2
CH2N2
Norborneno
N
N N
CH2 N
+
H
H
H
1
∆ -Pirazolina
H
[ H+ ]
[ H+ ]
H
H
CH
N
N N
CH N
H
H
H
H
2
∆ -Pirazolina
528
C.D.Gutsche, Org.React. 8 (1954) 364; J.B.Bastus, Tetrahedron Lett. 1963, 955.
879
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A cicloadição é uma reação sincronizada de estereoquímica bem definida. Neste exemplo,
porém, o dipolarófilo norborneno é altamente simétrico, por isso a orientação do diazometano
fica arbitrário. Resultado é um par de enanciômeros de ∆-pirazolinas.
Em uma etapa consecutiva pode-se eliminar N2, via ativação térmica ou luz UV. Só que esta
etapa envolve birradicais, o que tem por consequência a perda da estereoquímica:
H3 C
X
CH3
CH2
Y
CH3
H+
N
Y
N
X
Y
N
H3C
HOMO
LUMO
CH2
X
N
H3C
Y=
∆ ou hν : - N2
H3 C
X
H3 C
Y
N
∆2-Pirazolina
1
COOCH3
Et
N
H3 C
∆ -Pirazolina
X =
CH2
H3C
CH2
ou
X
CH3
+
H2C
X
CH3
H3C
Y
CH2
+
H2 C
Y
CH3
Y
X
CH3
11.3.4 Diazoalcanos como geradores de carbeno
Por fotólise, melhor do que por aquecimento (perigo de explodir), os diazoalcanos soltam N2
e se transformam em carbenos (ver também p. 214).
CH2N2
∆ ou hv
CH2
Os carbenos apresentam-se no estado singleto ou tripleto, conforme descrito na p. 217. Em
qualquer um destes estados eles são muito reativos, portanto pouco seletivos. Isso restringe
bastante o sucesso desta rota.
As reações principais com alquenos são
•
a cicloadição na dupla ligação C=C, formando ciclopropano (estrutura importante nos
piretróides = inseticidas),
•
inserção do carbeno em qualquer ligação C-H (problema ilustrado na p. 220).
Um exemplo:
880
A. Isenmann
H3C
CH3
C C
H
H
Princípios da Síntese Orgânica
CH2N2
H3C
hv
CH3
H3 C
C C
+
H
CH2
H
CH2
H
CH2 H
H3 C
C C
+
H
CH3
H
CH2
H
Por causa da baixa seletividade esta reação tem poucas aplicações preparativas. Famosa é a
síntese do éster de Buchner, o éster do ácido carboxílico de cicloeptatrieno.
Éster da Glicina
+ N2CH COOEt
H
H
H
COOEt
COOEt
hv
H
Ester de Buchner
A última etapa é a abertura do anel de três membros que implica a quebra de uma ligação
simples C-C. Geralmente este comportamento se explica com a tensão em pequenos aneis que
eleva a energia interna do sistema. Neste caso, no entanto, é possível dar a explicação em
termos das regras de Woodward-Hoffmann (ver p. 210): o biciclo intermediário tem no seu
anel maior 4 elétrons π que estão em conjugação (embora a sobreposição dos lobos seja má)
com a ligação σ em questão. Assim, trata-se de um sistema de 6 elétrons que, segundo as
regras, podem fazer um movimento disrotatório termicamente permitido. O equilíbrio desta
etapa se estabelece ao lado direito, já que o sistema tem pouca motivação de voltar para o
pequeno biciclo tenso. Já a aromaticidade não entra nesta discussão como critério de
estabilidade porque nem o biciclo, nem o anel de 7 membros, são aromáticos.
As sínteses descritas na p. 877 a diante, igualmente servem para ampliar um anel, a partir de
cicloexanona. Esta cetona e seus derivados são compostos comuns e baratos, enquanto os
anéis de sete membros são de acesso bastante difícil. O uso de diazoacetato é especialmente
indicado, para ampliar o anel de cetonas porque o produto do rearranjo é um composto 1,3dicarbonila do qual se sabe da sua reatividade elevada (ver p. 503).
O-
O
N N CH COOEt
COOEt
CH
N
N
O
COOEt
- N2
Existe uma série de agentes complexantes que têm por objetivo o aumento da
estereoseletividade do carbeno. Todos eles têm em comum a estabilização do carbeno e então
um aumento da sua seletividade. Em sua forma complexada o carbeno, por exemplo, deixa de
fazer inserção nas ligações C-H que quase sempre é sinônimo para desvio da rota. Dois destes
sistemas já foram apresentados na p. 220, na reação de Simmons-Smith e como reagente de
Gaspar-Roth.
881
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
11.4 Exercícios de Compostos Diazo
1a) Indique as fórmulas dos seguintes agentes nitrosantes: N2O3, éster do ácido nitroso,
cloreto de nitrosila.
b) Como o agente nitrosante reage com aminas secundárias?
c) Como o agente nitrosante reage com aminas primárias?
2) Denomine os mais importantes caminhos reacionais dos sais de diazônio aromáticos.
3) Descreva a síntese padrão de fenilidrazina, um importante reagente na analítica de grupos
carbonilas e matéria prima para corantes e derivados do indol.
4) O acoplamento azo leva à mais importante classe de corantes orgânicos. Dê a ordem
decrescente em reatividade e justifique, avaliando os seguintes compostos:
a) Composto a ser diazotado:
anilina, benzonitrila, 2,4-dinitroanilina, α-naftol, 4-aminoanisol (= 4-metoxianilina)
b) Aromático de acoplamento:
anilina, benzonitrila, 2,4-dinitroanilina, α-naftol, anisol (= metilfeniléter = metoxibenzeno).
5) O que acontece ao aquecer um sal de diazônio:
a) em solução aquosa de pH 2;
b) em solução aquosa de pH 11?
6) O diazoanidrido mostra uma reatividade especial quando trocar o ambiente aquoso para
uma fase orgânica apolar. Escreva o mecanismo desta arilação de Gomberg-Bachmann,
usando o diazoanidrido de fenila e benzeno como fase apolar.
7) Rascunhe a síntese de:
a) Fluorbenzeno a partir da anilina;
b) Clorobenzeno a partir da anilina.
8) a) Anote as estruturas de Lewis do diazometano que explicam sua reatividade como espécie
nucleofílica
b) Indique o centro nucleofílico.
9) O que é Diazald e para que serve? Formule a reação.
10) a) Por que as sínteses de Arndt-Eistert são de grande utilidade preparativa? Formule a
reação com fenil ácido acético.
b) Proponha uma síntese para obter o mesmo produto do item a, a partir de cloreto de benzila.
11) Formule a reação de diazometano com benzofenona, Ph2C=O.
882
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
11.5 Respostas aos exercícios de Compostos Diazo
1a) N2O3 existe em vários isômeros.
A temperaturas mais baixas prevalece uma rede iônica:
[ |O N| ]+
-
N
O
O
inclolor (no estado sólido)
A temperaturas em torno de 0 ° ou acima prevalecem as estruturas covalentes:
O
O
O N
e também
N O
O
N N
O
N N
O
O
incolor
(anidrido do ácido nitroso)
O
azul
.
Éster do ácido nitroso:
R O
O
N
Cloreto de nitrosila (NaNO2 + HCl):
O
N
[O N]+ Cl-
ou
Cl
b)
Ar
NH
+ HNO2
Ar NH N O
CH3
CH3
Ar
- H+
N N O
CH3
Nitrosamina
A nitrosamina pode sofrer rearranjo de Fischer-Hepp:
N
N
O
N
O
NH
CH3
R
°
Fischer-Hepp
R
CH3
c)
+ HNO2
Ar
NH2
Ar
N N OH
Tautomeria
Ar NH2 N O
+ H+
- H+
Ar N N OH2
Ar
- H2O
NH N O
Ar
Ar
N N OH
N2+
Sal de diazônio
2) As utilidades principais dos sais de diazônio aromáticos são:
1. O sal de diazônio como eletrófilo.
883
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
2. Sais de diazônio como geradores do fenil cátion.
3. Sais de diazônio como geradores de arinas.
4. Reações radicalares do sal de diazônio.
3) Fenilidrazina: por redução do cloreto de fenildiazônio.
Síntese: Dissolver cloreto de anilínio em água (levemente ácida), tratar com nitrito de sódia a
0 °C, depois com sulfito de sódio. Forma-se sulfito de diazônio, Ph-N2+HSO3- que torna-se
instável ao acrescentar HCl aos poucos: desprende ácido sulfuroso que é forte redutor;
redução do grupo diazo e depois, com concentração crescente de HCl, o desprendimento do
cloreto de fenilidrazônio (saída o ânion sulfito). Última etapa: neutralização do sal com NaOH
(quantidade estequiométrica).
Ar
N2+
+ HSO3-
Ar
N N
SO3H
Red.
Ox.
1) [HCl]
2) Neutralizar
Ar
NH NH2
2+ SO4
4) O acoplamento azo é uma substituição eletrofílica no anel aromático. A reatividade no
sentido do acoplamento azo aumenta quando o componente de diazônio (= eletrófilo) fica
mais pobre em elétrons e o componente de acoplamento, isto é, o anel aromático onde ocorre
a SE, é rico em elétrons. Assim, a sequência de reatividade é dada por:
a) Componente de diazo:
2,4-dinitroanilina > benzonitrila > anilina > 4-aminoanisol (= 4-metoxianilina) > α-naftol.
b) Componente de acoplamento:
α-naftol > anisol (= metilfeniléter = metoxibenzeno) > anilina > benzonitrila > 1,3dinitrobenzeno.
Atenção com anilina sendo componente de acoplamento: pode ocorrer um "acoplamento N",
levando ao composto diazoamino, da unidade estrutural Ar-NH-N=N-Ar.
5) a) Cozimento de fenol:
C6H5N2
H+ / H2O
+
OH
∆ : - N2
b) Formação do diazotato/diazoanidrido:
ArN2+
+
2 OH-
Ar
N N O-
+
H2O
Diazotato
+ ArN2+
Ar
N N O N N Ar
Diazoanidrido
6) A arilação de Gomberg-Bachmann fornece bifenil, Ph-Ph, com rendimentos tipicamente de
20%: uma solução de um sal de diazônio é agitada intensamente com benzeno (as fases não se
884
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
misturam, o sistema continua bifásico), enquanto uma soda cáustica diluída é acrescentada
aos poucos pelo funil de adição.
2 PhN2+
+
2 OH-
Ph
N N O N N
Ph
+
H2O
Diazoanidrido
Ph
N N O N N
Ar
+
Ph
na fase do
benz eno
Ph
+
N2
+
O N N
Ph
Ar
C6H6
H
Complexo σ
Ph
+
O N N
+ Ph
Ph
N N OH
H
2 Ph
N N OH
Ph
N2+ + Ph
Ph
N N O- +
N N O N N
H2O
Ph
7) a) Reação de Schiemann: o aquecimento seco do tetrafluoroborato de diazônio fornece o
∆
Ar N2+ BF4Ar F + BF3 + N2
flúorbenzeno:
b) A cloração no anel aromático é mais conveniente via síntese de Sandmeyer (tem outras
sínteses menos comuns, por exemplo, o cozimento de fenol, quando feito em ambiente com
alta concentração de ácido clorídrico). Caso o substrato aromático tiver um grupo alquila
(tolueno, xileno, mesitileno, etc.) a reação de Sandmeyer tem uma clara vantagem sobre uma
cloração radicalar usando Cl2 (p. 294). No primeiro caso a cloração no local do grupo
diazônio é garantida, enquanto no segundo caso se corre o perigo de clorar o grupo alquila,
em vez do anel aromático.
HCl aq;
catalisador:
[CuCl]
ArN2+ Cl- N2
8)
H
Cl
H
C N N
C N N
H
Ar
H
Centro nucleofílico
9)
885
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
NO
H3C N
SO2
CH3
N-nitroso-metil-p-toluenossulfonamida
"Diazald"
É usado para metilações difíceis, por ser agente metilante mais forte. Por exemplo, temos
assim acesso aos ésteres, a partir de carboxilatos blindados ou pouco reativos. Outro exemplo
é a síntese de éteres, a partir de fenóis. Em terceiro lugar o diazometano faz cicloadição 1,3dipolar, em compostos com dupla ligação (= dipolarófilo). O alto perigo do diazometano
restringe sua aplicação à escala pequena (poucos mmols).
R COOH
+
RCOO-
CH2N2
CH3N2+
+
- N2
CH 3+
R COOCH3
Exemplo dado:
CH3
O
+ CH2N2
C
OH
CH3
H3C
[ éter ]
- N2
CH3
O
C
OCH3
CH3
H3C
10) a) Com as sínteses de Arndt-Eistert se consegue ampliar o esqueleto carbônico de ácidos
carboxílicos, por uma unidade metilênica. Essa unidade -CH2- sempre entra em posição 2, isto
é, diretamente ao lado do grupo carboxílico.
O
Ph
CH2
C
OH
PCl3
ou SOCl2
O
Ph
CH2
C
Cl
O
O
Ph
CH2
C
+ CH2N2
Cl
- HCl
Ph
CH2
C
CHN2
Diazocetona
- N2
o Rearranjo
de Wolff
H
O C C
Ceteno CH2Ph
+ H2O
+ EtOH
O
Ph
CH2
CH2
C
O
PhCH2
OEt
CH2
C
OH
3-fenil ácido propiônico
886
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
b) Uma simples SN2 usando cianeto leva ao composto ciano que pode ser hidrolisado
liberando o 3-fenil ácido propiônico.
Ph
CH2 Cl
KCN
em DMSO
-
KCl
Ph
CH2 CN
+ 2 H2O
- NH3
Ph
CH2 COOH
11)
O
O
CH2N2
- N2
O possível produto de ciclização, com anel de oxirano, é desfavorecido porque se perde a
conjugação dos elétrons π, do grupo carbonila com os elétrons π do anel aromático.
887
A. Isenmann
12
Princípios da Síntese Orgânica
Anexo 1: Busca de literatura eletrônica
Uma biblioteca universitária continua sendo o poço de informação mais rico para os
químicos. O maior perigo que uma biblioteca proporciona ao visitante é que ele se perde em
outros assuntos do que originalmente o levou à leitura. Infelizmente são pouquíssimas pessoas
que têm o privilégio e tempo suficiente para “surfar” pela biblioteca 529. A corrida da nossa
vida profissional obriga uma organização direcionada da leitura, muitas vezes feita de forma
abrangente/compreensiva - especialmente em casos de patentes.
Porém, são dois aspectos positivos que esta prática tem (muitas vezes sendo justificativa do
"surfista" 530). Em primeiro lugar, ao pular de maneira aleatória, de um tema para outro que
atraiu o interesse, o leitor amplia seu horizonte e consegue globalizar os conhecimentos –
além da sua especialização. Além disso, admitamos que muitas invenções e igualmente
inúmeros novos conhecimentos foram feitos “por acaso”. Estes acasos podem ter o berço em
“perder-se” numa biblioteca.
O caminho clássico de busca de literatura da síntese orgânica vem através das referências
padrão, disponibilizadas nas grandes bibliotecas. As referências podem ser subdivididas em:
1. monografias (diversos livros avançados, por exemplo Larock 531, Carey-Sundberg 532 e
March 533 que indicam muitas referências bibliográficas)
2. obras de referência Beilstein, Houben-Weyl 534
3. enciclopédias Kirk-Othmer 535 e Ullmann´s 536
4. periódicos de temas específicos.
A tendência desde uns 10 anos é claramente fornecimento de informação química pela
internet. Uma vez somente uma pequena porcentagem de pesquisadores tem acesso fácil às
bibliotecas. Aqui no Brasil têm-se poucas destas, e somente nas capitais. Por outro lado, até as
melhores coleções de referências do mundo perdem a compreensão do acervo, por causa do
drástico aumento de número de trabalhos publicados e por causa da dificuldade relacionada à
classificação mais e mais diversificada. Uma expressão deste desenvolvimento é a referência
Beilstein que encerrou a publicidade impressa em 1998.
529
A expressão “surfar” é mais utilizada pelos internautas sem rumo.
As inúmeras referências cruzadas neste livro, têm por objetivo facilitar o "surfe", para quem está interessado
em um entendimento global e consistente da matéria. A maioria das notas de rodapé, por outro lado, têm
indicações aos trabalhos originais, onde o conhecimento sobre um assunto pode ser aprofundado, além do escrito
em livros didáticos. Para informes rápidos sobre um assunto, por outro lado, o leitor pode tranquilamente pular
as referências cruzadas/notas de rodapé.
531
R.C. Larock, Comprehensive Organic Transformations, (2a edição) Wiley-VCH New York 1999
532
F.A. Carey, R.J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part A: Structure and Mechanisms; Part B:
Reactions and Synthesis, 4a Ed., Kluwer Academic New York 2001
533
J.March, Advanced organic chemistry: reaction, mechanisms, and structure, Edição 6 J.Wiley New York
2007
534
Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, é uma obra padrão de referência, organizada em 16
volumes mais suplementos. A obra até 1990 é em língua alemã e depois em inglês. Não há equivalente
disponível online. Informações sobre a obra: http://www.indiana.edu/~cheminfo/h-wguide.html
535
Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Tecnology, Editora Wiley Interscience; Uma tela de busca online é
disponível: http://www.mrw.interscience.wiley.com/kirk/kirk_search_fs.html
536
Ullmann´s Encyclopedia of industrial chemistry, Ed. Wiley (descrição da obra e informações úteis, ver
http://www.wiley-vch.de/vch/software/ullmann/index.html )
530
888
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Por tais razões a busca de literatura moderna se concentra aos meios eletrônicos, divulgados
pela internet.
12.1 As máquinas globais de busca
Um assunto atual ou até popular, dentre a área da síntese orgânica (por exemplo, síntese total
de substâncias naturais, fullerenos, nanotubos, síntese assimétrica, catálise de transferência
das fases, síntese em ambiente aquoso,...), pode ser facilmente encontrado pelas máquinas de
busca da internet, tal como Yahoo, Cadê e especialmente a Google. A última é considerada a
mais avançada em termos de velocidade e qualidade das respostas. A máscara principal da
www.google.com.br contém um campo onde várias palavras chaves podem ser inseridas.
Note-se que o uso de operadores booleanos (AND, OR, NOT,...) não é recomendado nesta
máquina; artigos (a, o, um, uma), preposições e palavras de interligação (de, com, que, ao,
por,...) devem ser também evitadas. A classificação automática das respostas geralmente
fornece o melhor resultado.
A Google.com.br disponibiliza, em analogia à Yahoo.com.br, um sistema classificado onde
pode ser procurado por informação. Neste caso seria o site
http://directory.google.com/Top/Science/Chemistry/Organic/Journals/
que contém informação relevante. Além destes caminhos existem várias formas de restringir a
busca a sites específicas, por exemplo somente dentre de um dado domínio ou especificando a
língua; também a forma de organização dos resultados da busca pode ser manipulada (por
exemplo, os resultados mais novos em primeiro lugar). Este se consegue na página
"Avançado", da máquina de busca.
Uns exemplos devem esclarecer este ponto:
Digite “www.cefetmg.br” no campo específico (acesso via link Pesquisa avançada, na tela
inicial da máquina) ou
Digite “síntese orgânica aromático site:cefetmg.br”, no campo de busca principal da máquina,
ou
Digite “síntese orgânica aromático site:.br” ou “síntese orgânica aromático site:.org”, na tela
principal da máquina.
Os primeiros dois exemplos limitam a busca ao site do Centro Federal de Educação
Tecnológica de Minas Gerais, os últimos dois exemplos às universidades públicas do Brasil e
às organizações não-governamentais, respectivamente.
Muitos autores científicos publicam seus trabalhos diretamente na internet, muitas vezes nas
suas próprias paginas. As máquinas de busca citadas acima geralmente acham estes trabalhos,
uma vez que são bem indexadas.
Páginas em língua estrangeira hoje em dia não representam grandes obstáculos mais. Um
grande número de tradutores online é disponível, entre outros:
http://translate google.com/
http://br.babelfish.yahoo.com/
http://pt.thefreedictionary.com/
http://dict.leo.org/
http://www.online-translator.com/
A tradução de páginas e artigos completos por estas máquinas é confortável e rápida. Bem
que a qualidade da tradução nem sempre fica boa, portanto recomenda-se, em caso de
insuficiências, experimentar uma máquina alternativa.
889
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A maioria das universidades públicas (dentre as brasileiras se destacou especialmente a
UFSC) mantém uma página de química bem estruturada, com informações diretas, links
importantes ou indicações de buscas específicas. Vale também a pena fazer uma busca nas
grandes universidades internacionais, especialmente nas dos Estados Unidos. Por exemplo, na
página http://wally.rit.edu/pubs/guides/chemjou.html encontra-se uma compilação muito
versátil, já com links, de bancos de dados relacionados à química.
Finalmente devem ser citadas as páginas valorosas de química orgânica de acesso livre, tal
como:
http://www.organic-chemistry.org/Highlights/index.htm .
ou os glossários com indicação de trabalhos originais:
http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/gtpoc/ ; “Glossary of terms used in physical organic
chemistry”.
A IUPAC mantém um banco de dados para diversos aspectos, sejam reações de nomes,
classes de substâncias e, claro, dicas de nomenclatura, por exemplo:
IUPAC CLASS NAMES (1993). IUPAC: Organic Chemistry Division. Glossary of Class
Names of Organic Compounds and Reactive Intermediates Based on Structure. IDCNS and
public review 537.
Também bastante útil é a disponibilização das estratégias mais importantes da síntese
orgânica e reagentes mais novos, cada vez mais eficientes e específicos, pelo “Indice de
Merck”:
http://themerckindex.cambridgesoft.com/TheMerckIndex/NameReactions/
Uma coleção de dados igualmente informativa é mantida na ETH Zürich:
http://www.organische-chemie.ch/ que é disponível em inglês, também: www.organicchemistry.org . Especialmente bem organizadas e referidas são as reações de "nome". Tendo
em vista a grande quantidade de reações e mecanismos orgânicos, é especialmente confortável
de referir-se ao nome do inventor, como inúmeras vezes praticado neste livro.
Uma lista atualizada das páginas relevantes à síntese orgânica se encontra na página
http://directory.google.com/Top/Science/Chemistry/Organic/Journals/
Um tutorial que acompanha a obra de J. McMurry, Organic Chemistry (edição 5) é a página
Organic Chemistry Online, OCOL (www.askthenerd.com/ocol/OCOL.htm). Com muitos
exercícios em reações orgânicas, além disso, fornece um treinamento de interpretação de
dados espectroscópicos.
A página www.organicworldwide.net é abrangente e fornece uma vista geral sobre tendências
atuais na síntese orgânica. Uma coleção recente é providenciada pela Royal Society of
Chemistry. A estruturação é simples e a busca é confortável, especialmente para quem
pretende
informar-se
logo
antes
de
fazer
uma
síntese
específica:
http://cssp.chemspider.com/browse.aspx .
Caso a molécula em destaque tenha atividade biológica ou relevância farmacêutica, pode-se
achar muitas informações no site www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ , um serviço da biblioteca
nacional de medicina dos EUA.
537
Pure Appl. Chem. 67 (1995) 1307-1375.
890
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Essa lista de páginas relevantes é incompleta - uma consequência do desenvolvimento
exponencial de sites informativos. Portanto, é indispensável atualizar-se anualmente,
ampliando continuamente a lista de páginas favoritas. Geralmente basta entrar com palavraschaves tais como "organic" e "chemistry" na máquina global do Google.
12.2 O portal de periódicos da CAPES
O meio mais importante de divulgação aqui no Brasil é oferecido pelo Ministério de
Educação, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de nível Superior (CAPES). As
universidades federais e estaduais e os centros federais de pesquisa (Cefet, Embrapa,
Petrobras,...) têm convênios que permitem o acesso livre para seus afilhados ao banco de
dados, oganizado em patentes, periódicos, monografias e resumos (inglês: abstracts).
Infelizmente são poucas instituições particulares que têm este convênio até hoje. Um acesso a
partir das plataformas particulares geralmente falha, por causa do acesso restrito. Segue uma
descrição resumida das páginas e ferramentas (Compendex, Science Direct, Scirus, O portal
da American Chemical Society (ACS), Organic Synthesis, ISI Web of Science, Outras
páginas de grandes editoras científicas) que são de maior utilidade para o químico
preparativo.
12.2.1 Compendex
Uma plataforma confortável que permite uma busca estruturada é a Compendex, acessível no
site
http://www.engineeringvillage2.org/controller/servlet/Controller?CID=quickSearch&databa
se=1
Ela abrange periódicos de todas as áreas da química e engenharia química, desde 1969 até
hoje. A base aumenta com cerca de 250.000 novas contribuições anualmente e contém mais
de 9 milhões de dados (acesso em 2008). Além de periódicos, a Compendex inclui resumos de
conferências e publicações comerciais.
A máscara de busca tém três campos para digitar palavras chaves, onde cada uma pode ser
restrita a um das 13 classes estruturais do texto (por exemplo: autor, palavras chaves, resumo,
título do trabalho, título da revista).
O uso de “wildcards” permite buscar somente partes de uma expressão e, além disto,
representa mais uma possibilidade de conectar palavras.
Exemplos de digitar os termos de busca, usando “wildcards”:
a expressão Smith, A* fornece Smith, A.; Smith A.A.; Smith A.B.; Smith, A. Brandon; Smith,
Aaron; Smith, Aaron C., etc.
A expressão comput* fornece computer, computers, computerize, computerization.
A função “auto-stemming” significa que a máquina procura automaticamente a raíz da
palavra de busca e propõe ao usuário uma lista de resultados mais citados. Exemplo: a palavra
management fornece respostas contendo manage, managed, manager, managers, managing,
management. Desta lista o usuário escolha por um simples clique.
Para buscar uma expressão fixa, deve usar-se aspas, tal como "solar energy".
Lembre-se, de qualquer modo, que mais de 95% da literatura disponível é em inglês, portanto
é de suma importância traduzir os termos de busca com carinho. Uma busca com termos
errados ou muitas restrições traz poucas respostas (ou nenhuma) e certamente é uma pesquisa
incompleta.
891
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Dúvidas frequentemente surgem na busca de nomes de autores. Os primeiros nomes podem
ser abreviados ou até ser citados de maneira errada. Nestes casos, o banco de dados oferece
um índice (coluna ao lado direito da tela), contendo todos os autores que encaixamno termo
requisitado. Através desta lista o nome correto do autor pode ser fácilmente escolhido.
A busca na Compendex é especialmente confortável porque a história da sessão atual é
armazenada. Cada pedido recebe um número único (#1, #2, #3,...). Estes números, junto com
as palavras chaves do pedido e o número das respostas (geralmente são centenas ou milhares),
são referidos numa tabela, no fundo da tela principal da Compendex. Somente ao sair do
banco de dados, as entradas nesta tabela serão canceladas. Para limitar e selecionar as
respostas se oferece então uma combinação posterior das respostas, relacionando estes
números entre si pelos operadores booleanos AND, OR ou NOT. Assim, o pesquisador não
precisa se preocupar de perder o rumo durante sua busca, pois a história completa da sessão
do Compendex é salva durante toda a sessão e pode, além disto, ser salva de forma explicita,
para ficar disponível e reproduzível para outros dias ou pessoas. Um serviço de alerta
(opcional) manda os resultados mais recentes de uma busca salva, diretamente para a caixa
eletrônica do pesquisador.
Três exemplos como combinar, refinar e restringir os resultados da busca:
(#1 AND #2)
(#1 AND #2) OR (#3 AND #4)
(#1 OR #3) NOT #2
Finalmente, as respostas podem ser recebidas em diferentes modos: somente os títulos (que é
útil para fazer uma seleção preliminar), títulos com resumos ou junto com a completa
indicação bibliográfica. Dependendo do periódico, o acesso aos dados pode ser restrito ao
título e o resumo. Porém, podemos falar de sorte que a política das editoras é aumentar a
porcentagem de artigos de acesso total, representando desde já a maioria dentre a Compendex.
12.2.2 Science Direct
A coleção mais confortável e informativa a base de publicações em periódicos, é fornecida
pelo conceito Science Direct, um serviço da editora Elsevier, (para mais informações ver
http://www.sciencedirect.com/). São referidos cerca de 1800 periódicos científicos.
O formato da Science Direct contém – além do texto completo da publicação – os gráficos,
tabelas e a literatura de referência em forma de hyperlinks que facilitam a leitura na tela. É
claro que, quem opta para uma versão no papel, é possível obter o artigo prontamente
formatado, no formato .pdf. A grande vantagem desta máquina é que todas as referências de
literatura do artigo aberto são interativas e, caso a referência também é fornecida no formato
da Science Direct, é fácil de “pular” para essa publicação. Logicamente essas publicações são
mais antigas do que o artigo de onde foram referidas. Por esta estratégia é então possível
prosseguir o desenvolvimento histórico do tema escolhido, enquanto o artigo de partida é o
mais recente de todos.
Ainda maior é a vantagem que o pesquisador tira da ferramenta da Science Direct de inverter
a busca cruzada, isto é, a partir de uma publicação (que pode ser uma mais antiga) é possível
achar aquelas publicações mais novas na quais este artigo foi citado. Isto se consegue pelo
botão Cited in, disponibilizado no lado direto da tela.
Pulando assim para mais cedo e mais recente, sempre aproveitando da conectividade dos
artigos no formato Science Direct, é possível obter uma vista geral sobre o assunto, gastando
892
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
o mínimo tempo possível. A única dificuldade nesta estratégia é achar o primeiro artigo no
formato Science Direct que bate exatamente com o assunto procurado.
A máscara de busca da Science Direct é comparável à da Compendex. Muitas vezes se
consegue a informação desejada, colocando apenas uma palavra chave no campo de busca
rápida (Quick Search). Após ter feito um cadastro (gratuito!) é possível de salvar uma busca
ou receber alertas de novas publicações via e-mail.
12.2.3 Scirus
Um banco de dados mais abrangente do que Compendex se chama Scirus que inclui também
patentes de todas as áreas das ciências exatas. As ferramentas de busca, porém, são menos
confortáveis. Vale a pena estudá-los, a partir da página http://www.scirus.com/srsapp/tips/ ,
antes de iniciar a busca.
12.2.4 O portal da American Chemical Society (ACS)
http://pubs.acs.org/journals/joceah/index.html ou http://pubs.acs.org/about.html
São atualmente 44 periódicos de alto impacto, disponíveis neste portal. Entre outros,
encontram-se o importante Journal of Organic Chemistry (= J.Org.Chem. = "JOC") e o
Journal of the American Chemical Society (= J.Am.Chem.Soc. = "JACS"). É possível entrar
especificamente em um periódico escolhido. De grande utilidade também é a máquina de
busca que pode ser usada a partir de locais associados à CAPES (ver p. 891) (aliás, quem não
tem este acesso, recebe pelo menos a primeira página do artigo, de resolução bem baixa. Em
alguns casos já é suficiente para resolver dúvidas).
http://pubs.acs.org/journals/query/subscriberSearch.jsp : permite uma busca direcionada nos
campos título, autor, resumo ou qualquer lugar do artigo. Podem ser combinadas três palavras
chaves pelos operadores booleanos AND, OR ou NOT. A data da publicação pode ser
indicada, para reduzir o número de respostas. O formato da resposta pode ser variado,
resumido ou pleno. Caso se sabe o volume do periódico e a primeira página da publicação, o
ACS oferece os campos de busca que levam diretamente ao artigo procurado.
Um aspecto interessante é o fornecimento de informações adicionais, pelos próprios autores
do artigo. Desta forma, a publicação principal fica clara e compreensível e as informações
suplementares (espectros, dados analíticos, espectroscópicos, pormenores da síntese e
purificação) podem ser obtidas separadamente. O periódico oferece, além deste, um serviço
de organização de informações adicionais (pedidos por e-mail: [email protected]) que
nem pelas fontes primárias são acessíveis - nem no periódico impresso, nem na tela.
12.2.5 Organic Synthesis
A obra de referências secundárias (quer dizer, não tem as publicações originais, mas uma
revisão das mesmas, todas revisadas por dois grupos de pesquisadores, então especialmente
confiáveis) se encontra no site http://www.orgsyn.org/ .
Além da busca por palavras chaves este banco de dados se destaca pela possibilidade de achar
substâncias químicas via formula molecular. O plugin de ChemDraw (marca registrada da
CambridgeSoft Ltda) que é disponível na página inicial, permite a busca de estruturas
químicas, tanto de fragmentos ou agrupamentos de átomos (“substructure”) quanto a estrutura
de moléculas completas.
A coleção de dados é a partir de 1921 até dato.
893
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
12.2.6 Outras páginas de grandes editoras científicas
Além da Elsevier são diversas outras editoras importantes que mantêm sites de busca mais
simples, tais como a Wiley, Kluwer e Springer. Uma série notável de periódicos é disponível
na plataforma http://www.periodicos.capes.gov.br/ da CAPES (ver item 12.2). Comparável ao
conceito de Science Direct é possível buscar em texto pleno das publicações; o resultado é
igualmente o texto completo a partir do qual pode-se iniciar uma busca abrangente sobre um
tema (ver p. 892).
A sociedade química inglesa, Royal Society of Chemistry ( http://www.rsc.org/index.htm )
cobra uma taxa para seus serviços. Além disto, é preciso fazer um cadastramento do
pesquisador, para usufruir da oferta, especialmente na revista Methods in Organic Synthesis (
www.rsc.org/is/database/moshome.htm ).
12.2.7 ISI Web of Science
Este banco de dados é muito amplo e permite a busca de citados de trabalhos originais. A
resposta se restringe ao título, autor e o resumo do trabalho. Em casos onde estas informações
não são suficientes (por exemplo, quando se precisa de informações detalhadas dos
procedimentos ou dados de análise química), o Web of Science não é a plataforma adequada.
Além disto, faltam as ferramentas para fazer uma busca estruturada, de maneira que foi
descrita na p. 891. Pelo menos as palavras chaves podem ser combinadas dentre um campo,
pelos operadores lógicos/de busca/booleanos AND, OR e NOT. Além destes existe uma série
de outros operadores, tais como Maior que, Menor que, Parênteses, para restringir o número
de respostas. A expressão W/3 é uma das mais úteis e significa que as dadas palavras chaves
têm que aparecer em conjunto, com no máximo duas outras palavras no entremeio. Outro
operador interessante é SAME que busca as duas expressões na mesma frase. Uma lista dos
operadores válidos pode ser obtida pela página de ajuda nesta plataforma (“Advanced
Search”).
O uso de “wildcards” na Web of Science é bem elaborado, enquanto uma função de “autostemming” (ver item 12.2.1) não existe.
Exemplos:
O pedido enzym* fornece textos contendo enzyme, enzymes, enzymatic, enzymology;
O pedido d?stillation fornece distillation (palavra inglesa) ou destillation (palavra alemã e
francesa).
O pedido vapo$r fornece vapor e vapour.
A Web of Science oferece, igual a Compendex, a possibilidade de achar artigos mais novos, a
partir de uma publicação mais velha. Basta verificar o conteúdo do link Times cited da
publicação mais antiga.
12.3 SciFinder Scholar
A maioria das bibliotecas universitárias estaduais e federais dispõem hoje do programa
SciFinder Scholar 538. O acesso tem que ser através de um computador cujo IP é de uma
destas instituições.
538
Um manual bem detalhado se encontra, por exemplo, em:
http://www.eel.usp.br/biblioteca/tutoriais/guiaUsuarioSciFinder.pdf
894
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
A máscara de busca é simples e autoexplicativa promete um resulado rápido, também ao
iniciante. O SciFinder Scholar disponibiliza os seguintes recursos:
1.
Pesquisa por substância química, incluindo reações e sub-estrutura. As estruturas de
Lewis de substrato, reagente ou produto podem ser desenhados usando um dos programas
usuais para desenhar fórmulas (ChemDraw, marca registrada da CambridgeSoft Ltda).
Assuntos, palavras-chave,
2.
3.
Nome de autor, nome de companhias/organizações,
Número de identificação de documentos.
4.
Além destes, têm-se:
• Recursos para ordenação, análise e refinamento das buscas (tanto de referências quanto de
reações),
• Pesquisa por citações (referências citadas),
• Links para as citações,
• Capacidade de imprimir e salvar os resultados,
• Acesso ao texto completo dos documentos através do serviço ChemPort,
• Links para os dados de registros, fontes comerciais e listas de inventários das substâncias,
• Capacidade de visualização das estruturas em 3D,
• Acesso ao sumários/resumos de mais 1800 periódicos,
• Link para o site eScience, um recurso dinâmico do CAS e outros sites grátis da internet,
• Possibilidade de desenhar estrutura estereoquímica.
12.4 Beilstein
A busca de texto pleno é baseada em Beilstein's Handbuch der organischen Chemie, cobrindo
química orgânica desde 1771 até dato. A última edição, BS0103, publicada em setembro de
2001, contém mais de 8.2 milhões de estruturas, 10 milhões de reações (representando assim a
maior referência reacional do mundo), 20 milhões de caracterizações de compostos e 50
milhões de hyperlinks.
A base de dados de Beilstein contém também a Beilstein CrossFire Abstracts Database, com
mais de 600,000 resumos pelos authores originais, desde 1980 até presente. Assim, a
CrossFire Beilstein é a maior coleção do mundo de fatos químicos. É considerada sendo obra
padrão da química orgânica, essencial para o planejamento de novas rotas sintéticas, incluindo
materiais de partida e intermediários, para determinar bioatividades e propriedades fisicoquímicas e o destino ambiental de novas substâncias. Uma lista de periódicos (mais de 175)
indexados
pela
Beilstein
se
encontra
no
documento
http://www.mdli.com/products/pdfs/BSJournals.pdf .
Os índices da CrossFire Beilstein se subdividem em três domínios principais, sendo eles
substâncias, reações e literatura. O domínio "substâncias" contém informações estruturais,
com todos os fatos associados e referências na literatura. Aqui se acham dados químicos,
físicos e bioatividade de certa substância.
O domínio "reações" contém a descrição detalhada da síntese e purificação de substâncias.
Através de uma busca combinada de métodos sintéticos gerais é possível pesquisar uma rota
sintética específica.
O domínio de literatura inclui os citados, títulos e resumos de trabalhos originais. Cada
referida substância e reação é interligada com os domínios apresentados acima.
895
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
O banco de dados é atualizado quarteiramente e pode ser acessado pela internet usando o
software MDL® CrossFire Direct - que, infelizmente, é paga.
12.5 STN e a linguagem de busca Messenger
A Beilstein é a coleção suposta de ser mais completa, de literatura química. Mas o acesso nela
infelizmente é muito caro. O dito também vale para o banco de dados da STN (Scientific &
Technical Information Network). A páginas http://www.cas.org/
e http://www.stninternational.de/ informam sobre a organização, as modalidades e os valores da busca.
A rede da STN é sustentada por três organizações: Chemical Abstracts Service (CAS) em
Columbus, Ohio, Estados Unidos, FIZ Karlsruhe na Alemanha, e Japan Science and
Technology Agency (JST) em Tóquio. O STN é considerado como serviço de informação
técnico-científico mais avançado, oferecendo mais de 200 bancos de dados renomados dentre
uma ampla gama temática:
•
Ciências biológicas
•
Biotecnologia
•
Comércio
•
Química
•
Ciências de computação
•
Energia
•
Engenharias
•
Ciências de meio-ambiente
•
Setor alimentício
•
Assuntos governamentais
•
Saúde e segurança
•
Ciência de materiais
•
Mathemática
•
Farmacologia
•
Física
•
Toxicologia
•
outras
A oferta da STN contém:
•
Referências atuais e retrospetivas cobrindo todas as áreas tecnológicas listadas acima
•
O acesso à maioria dos bancos de patente
•
Informação sobre negócios industriais, marcas e produtos para efetuar uma análise
competidora dentre as disciplinas científicas e tecnológicas.
O acesso mais eficiente ao banco de dados da Beilstein precisa de uma busca com linguagem
de
“retrieval”
que
se
chama
Messenger
(para
informações
ver
http://www.cas.org/messenger.html ).
Uma versão “leve” é recomendada para quem não está familiarizado com a linguagem
Messenger.
Ela
se
chama
STN
easy,
disponível
em
896
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
http://stneasy.cas.org/html/english/login1.html?service=STN . Sobre as outras versões da
linguagem pode-se informar em http://www.cas.org/STNEWS/MARAPR04/feature.html , por
exemplo.
Por motivos econômicos e por causa da complexidade enorme, envolvida com uma busca na
STN – especialmente ao tiver a pretenção de fazer uma busca completa (isto for preciso, por
exemplo, para alegar uma nova patente) - muitas bibliotecas universitárias têm especialistas
em STN que podem dar apoio.
12.6 Bancos de dados de patentes
A busca de patentes pode ter vários motivos:
• Destacar o produto/processo próprio do de outros e protegê-lo.
• Adaptar partes de uma patente e otimizar o próprio produto ou processo.
• Ampliar os campos de validade de uma própria patente já registrada.
• Verificar a validade (prazo, restrição geográfica) de uma patente.
• Observar a concorrência
• Outros motivos comerciais (que quase sempre encostam nas beiradas da legalidade).
Já que os motivos citados são decissivos para a prosperidade de uma empresa, a busca de
patente é considerada sendo a mais complexa de todas as formas de busca discutidas neste
anexo. Para minimizar o risco de perder muito dinheiro ao elaborar novos métodos ou
produtos, a busca de patentes geralmente é feita por especialistas. Todavia, é recomendado ao
leitor, iniciar uma própria busca, seja a partir dos sites indicados abaixo ou a partir de fontes
alternativas de literatura. Os seguintes endereços eletrônicos são livremente acessíveis:
O site do orgão governamental alemão de patentes européus é conhecido como depanet
(http://de.espacenet.com/ e https://dpinfo.dpma.de/) .
A CAPES, em parceria com o MCT e a FINEP, restabelece o acesso à base de patentes
Derwent Innovations Index – DII (através do site http://www.periodicos.capes.gov.br/). Este
banco contém mais de 10 milhões de invenções e 20 milhões de patentes internacionais,
registradas desde 1963. As áreas são química, engenharia elétrica e eletrônica. Uma descrição
do conteúdo em português e do acesso nestes dados se encontra na página
http://www.bu.ufsc.br/FolderDerwent.pdf.
897
A. Isenmann
13
Princípios da Síntese Orgânica
Anexo 2: Tabelas de informações gerais; Diagramas das famílias de reações na
síntese orgânica.
Lista dos assuntos ilustrados:
Tabela de eletronegatividade, EN, dos elementos representativos
As energias das ligações covalentes (em kJ.mol-1, a 298 K)
Raios covalentes de alguns elementos dos grupos principais (em Å)
Tabela dos valores pKa de substâncias relevantes na síntese orgânica
Interpretação da tabela dos valores pKa
Substituição nucleofílica alifática
Síntese e reações dos mercaptanos
Substituição radicalar alifática
Síntese de alquenos
Reações dos alquenos
Adições radicalares em 1-octeno
Substituição eletrofílica em sistemas aromáticos
Síntese de nitrilas orgânicas
Reações das nitrilas orgânicas
Reações com ácidos carboxílicos e seus derivados
Sínteses e reações dos compostos nitro
Síntese de aldeídos
Síntese de cetonas
Comparação das reações de aldeídos e cetonas
Síntese de aminas
Oxidação de alquenos
Oxidação de cetonas
Aplicações e reações do cloreto de fósforo(III)
Síntese de haletos organoborados
898
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações com haletos organoborados
Hidroboração e produtos consecutivos
Sínteses com reagente de Grignard
Reações das organilas do alumínio (com falta de elétrons)
Reações do diazometano
Espécies reativas a partir do sal de diazônio aromático
Reações do sal de diazônio aromático
Espectro eletromagnético
Fórmulas úteis na interação entre matéria e radiação eletromagnética.
Constantes mais usadas:
Conversões úteis da energia
899
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Tabela de eletronegatividade, EN, dos elementos representativos.
Em analogia ao potencial eletroquímico, ε0, os valores para eletronegatividade são relativos, quer dizer, o homem estabeleceu a
referência. EN representa uma propriedade atômica, ela se efetua através de ligações simples e tem alcance bastante curto: geralmente
o efeito da EN de um elemento não se percebe além do seu átomo vizinho direto.
Os valores relativos a seguir, segundo Allred e Rochow (1958) 539, são muito próximos aos valores do pioneiro Pauling (1932) e de
Mullikan (1934). Note que esses valores podem variar ligeiramente, dependendo do método físico e da ponderação dos critérios 540: a
energia de ionização e a afinidade eletrônica.
I
Li 0,97
Na 1,01
K 0,91
Rb 0,89
Cs 0,86
Fr 0,86
II
Be 1,47
Mg 1,23
Ca 1,04
Sr 0,99
Ba 0,97
Ra 0,97
III
B 2,01
Al 1,47
Ga 1,82
In 1,49
Tl 1,44
H 2,20
IV
C 2,50
Si 1,74
Ge 2,02
Sn 1,72
Pb 1,55
V
N 3,07
P 2,06
As 2,20
Sb 1,82
Bi 1,67
VI
O 3,50
S 2,44
Se 2,48
Te 2,01
Po 1,67
VII
F 4,10
Cl 2,83
Br 2,74
I 2,21
At 1,96
Grosseiramente, os não-metais têm valores de EN acima de 1,8; os metais abaixo de 1,5, os semi-metais 1,5 < EN < 1,8.
Os metais de transição têm valores EN, entre 1,00 e 1,75:
1o período: de 1,20 a 1,75
2o período: de 1,11 a 1,46
3o período: de 1,01 a 1,55
4o período: de 1,00 a 1,22.
A eletronegatividade mais importante na química orgânica é naturalmente a do carbono. Ela depende fortemente do estado de
hibridação do carbono, isto é, da extensão e forma geométrica dos orbitais usados na formação das ligações covalentes com seus
539
540
A.L. Allred, Electronegativity values from thermochemical data, J.Inorg.Nucl.Chem. 17 (1961), 215-21.
H.O. Pritchard, H.A. Skinner, The concept of electronegativity, Chem.Rev. 55 (1955), 745-86.
900
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
vizinhos. Quanto maior o caráter s, maior a eletronegatividade do carbono. Os valores EN na escala relativa dada em cima (Bent,
1961):
Hibridação
EN do Carbono
sp³
2,50
sp²
2,75
sp
3,29
Atenção: as expressões "eletronegatividade" e "afinidade eletrônica" não devem ser confundidas. Enquanto EN se refere a átomos na
situação ligante, a afinidade foi medida em átomos soltos.
As energias das ligações covalentes (em kJ.mol-1, a 298 K)
901
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
a) Valor médio (por exemplo: H3C-CH3: 331 kJ.mol-1; Cx (diamante): 358 kJ.mol-1).
Raios covalentes de alguns elementos dos grupos principais (em Å).
902
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Raios em ligações simples (r´):
H
0,30
B
0,81
C
0,77
O
0,66
F
0,64
Al
1,25
Si
1,10
S
1,04
Cl
0,99
Ga
1,26
Ge
1,21
Se
1,17
Br
1,14
In
1,44
Sn
1,41
Te
1,37
I
1,33
0,60
O
0,56
0,55
O
0,50
Raios em duplas ligações: (r´´ ≈ r´ - 0,10 Å)
C
0,67
N
Raios em triplas ligações: (r´´´ ≈ r´ - 0,15 Å)
C
0,60
N
903
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Tabela de valores típicos de pKa de substâncias relevantes na síntese orgânica
NH
HCl
-7
-3
-10
O
H H2SO4
-3
-5
0
5
10
4,6
-7,3
-2,7
OH2
OEt
CN
Ph3P CH3
17
CH3SH
25
O
10,3
O 35
i-Pr 2NH
CH3NH3
40
HCN 10,6
19 CH3 H3C30 NMe2
9,3
HNO3
-1,4
NH3
H3O+
-1,7
H
H3C
H3C
H
5,1
O
O
15
20
H2O
15,7
25
R
OH
30
35
C CH
24
45
50
H
H H
35
CH3CH2OH
16
9,9
40
H2C CH2
44
H CH3
~50
CH2
~55
55
60
(CH3)3C H
~60
O
H3C 4,76 OH
O
O
O
O
O
O
OEt EtO
H
9
H
11
OEt
H
13
904
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Interpretação da tabela dos valores pKa
A acidez indicada na tabela se refere somente ao primeiro próton da molécula. Por exemplo: Ph3P+-CH3 → Ph3P=CH2 + H+.
Reações ácido-base sempre ocorrem em direção a formar o ácido mais fraco, que seja o Composto2-H, no esquema a seguir:
Composto1
H
K
+ Composto2-
Composto1-
+
Composto2
H
A constante K de equilíbrio de uma reação -acido-base se calcula da diferença entre os valores pKa dos dois ácidos envolvidos. Como
a escala de pKa é logarítmica, uma diferença de 1 significa que os ácidos encontram-se em equilíbrio, nas quantidades 1 : 10; ∆pKa de
2 significa quantidades molares de 1 : 100; ∆pKa de 3 significa quantidades molares de 1 : 1000, e assim vai.
Exemplo:
Ph
OH
+
NaOH
K=?
Ph
O- Na+ + H2O
pK = pK a ,1 − pK a ,1 = 15, 7 − 9,9 = 5,8 ; então K = 105,8 = 630.957
Um ácido (1) se considera totalmente desprotonado quando seu pKa,1 fica 4 unidades abaixo do pKa,2 do outro ácido do sistema
reacional (corresponde a uma conversão de 99,99%). Neste exemplo, o valor do fenol fica ≈6 unidades abaixo do da água, então é uma
reação completa. Por outro lado, o hidróxido não consegue desprotonar o etanol com bom rendimento(somente ≈ 50%).
Para a catálise de uma reação por ácidos, não é imprescindível ter-se um equilíbrio ácido-base deslocado para o lado direito. Como
regra grosseira, a diferença deve ser ∆pKa < 10 unidades, para que a catálise funcione. Por exemplo, a protonação de uma cetona (pKa
= -7,3) por um ácido mineral aquoso (pKa = -1,7) é desfavorecida, na ordem de 1 : 105,6; para fim de catálise, porém, essa pequena
alíquota será suficiente para acelerar a reação que funciona via cetona protonada. Enquanto disso, a protonação da cetona por um
álcool (pKa = +16) não tem efeito, já que este equilíbrio é desfavorecido na razão 1 : 1023.
Equilíbrios ácido-base são reações que ocorrem geralmente muito rapidamente. Sendo assim, não há impedimentos cinéticos - o que
torna a consideração dos valores pKa uma ferramenta bastante significativa para estimar o decorrer de uma reação orgânica. Isso não
vale mais para reações ácido-base que decorrem em meio não aquoso. Essas desprotonações podem ser bastante lentas, especialmente
905
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
no que diz respeito à acidez C-H. Nestes casos seria portanto mais seguro de usar valores de “acidez cinética”, onde influencia
fundamentalmente a velocidade da transferência do próton.
906
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Substituição nucleofílica alifática, mostrado em H3C-Hal, (CH3)2SO4 ou H3C-O-SO2-Ar
Alcano Composto de
Acetileno
Metileno ativado
O
CH4
H3C
CH(C
R´ C
R)2
C
Alquilação
de Friedel-Crafts
CH3
H3C
Ar
Nitrila
H3C
CN
Wurtz
H3C
C
Fluoreto
Iodeto
H3C
H3C
F
I
Álcool
Éter
Williamson
H3C
H3C
OH
Éster
OR H3C O
O
C
Ácido sulfônico
H3C
R
SO3H
O
Na CH(C
R)2
R´C
C Na
Ar
H / AlCl3
NaCN
SbF3 / HF
Met C
RO-
OH-
NaI
R
COO-
NaSO3H
LiAlH4
ou
(But)3SnCl
H 3C
X
O
N3-
NaNO2
AgCN
NH2- / NH3
PR3
NH3
NK
S
HS-
RS-
H2N
O
SN2
H3C
N
Isonitria
C
SN1
C
NH2
O
NH2
N
H3C NO2 H3C ONO H3C N3 H3C NH2
Éster do
Composto
Azida Amina prim.
Ácido Nítrico
Nitro
O
Gabriel
H2 / Pt
HCl ou N2H4
CH3
H3C
NH2
(H3C)2NH
H3C
PR3 X
Sal de Fosfônio
H3C
SR
Tioéter
H3C
SH
H3C
Mercaptano
(H3C)3N
(H3C)4N+ XAminas,
Sal quatern. de Amônio
S
C
NH2
X
Sal de Isotiourônio
H+ / H2O
907
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese e reações de Mercaptanos
NH . HX
R
S
C
NH2
NH2
S
Na2S2O3
R X
R
S
SO3 Na
S
C
NH2
Tiouréia
Na S
NaSH
C
S
OR´
R
C
S
OR´
+ H3O+
Xantato
- H2SO4
H3O+
+ H3O+
- (H2N)2C O
Uréia
R
SH
S8
[H]
R Li
OH-
R SO2Cl
R = Alquila, Arila
H
+ R X
Williamson
Oxidação
S
S
O
R
R = Arila
H3O+
Li / NH3
R
C
Sulfoxida
O
R
SH
Redução
O2
O
R
H3O+
Oxidação
Perácidos; KMnO4
R
S
S8
R
Tioéter
R
S
S
C
R
Dissulfetos
Sulfona
R X + Na2S
R
SH + Olefino
R X + Na2S2
O
R = Alquila , X = Halogênio ou
O S OR
O
908
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Substituição radicalar alifática em R-H (iniciação da cadeia: luz UV, Peróxidos, Redox)
Seletividade:
menos seletivo
Somente em posição benzílica e alílica
R Cl
R Cl
R
R Cl
Br
R
R
Br
Br
O
Cl2
SO2Cl2
Br2
(CH3)3C OCl
N
BrCCl3
Br
O
R
H
O
O2
NO / Cl2
C6H5CO3C(CH3)3
Cl2 / SO2
O2 / SO2
Cu (I)
O
C
C
Cl
Cl
[ R NO ]
O
R OOH
muito seletivo
Autoxidação
C N OH
Oximação
Müller
R O C
O
C6H5
seletivo
KharashSosnovsky
R
SO2Cl
Sulfocloração
Reid
R
SO2 OH
Sulfoxidação
Hoechst
R C
Cl
Carbocloração
Kharasch
909
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese de Alquenos
X : Hal , O
Orientação: Saytzeff
Éter
R CH CH2OH
R C
+ CH2
P(C6H5)3
H
- O
Base
- HX
+ Zn
- ZnBr2
P(C6H5)3
R
CH
CH2
O
R CH CH2
Br
Br
Br
OH-
seletivo
KI
R CH CH2 N(CH3)3
- H2O
TiCl3 / LiAlH4
McMurry
O
R C +
Br
200-300°C
+ H+
+
- H3O
- R´OH
O
R CH CH2
H
H
Wittig, Horner, Emmons
Hofmann
R CH CH2 X
R CH CH2 OR´
H
SO2R , SR2 , NR3
- N(CH3)3
H
Eliminação de Hofmann
400-500°C
- R COOH
O
R CH CH2 O C
C H
H
H
- CO2
H2 / Cat.
-
- Hal
R C CH
220°C
- CO2
H
Pirólise de Ésteres
200°C
- COS
- CH3SH
130°C
- (CH3)2N OH
R
S
R CH CH2 O C
SCH3
H
Pirólise de Xantatos
H C C
H + H
R : OH , Cl , OAlquila
O C R , C CH
O
Vinilação
R
R CH CH2
COO-
R CH CH COOH
H
Hal
Fragmentação
R CH CH2 N(CH3)2
Descarboxilação
O
Pirólise de N-óxidos
Eliminação de Cope
910
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações de Alquenos
(As oxidações de alquenos são resumidos separadamente)
H H
Hal Hal
H X
OH Hal
C C
C C
C C
C C
Ozonólise
(ONO)
O2N NO2
C C
C
Oxidação
alílica
O
Epoxidação
C
C
cis-Diol
C
O O
H2O
O
O
O
H2,
[HN NH]
Cl2 ou Br2
HX
HOHal
N2O4
O
O2
O3
Carbonilação
X = OH, OR,
Síntese "Oxo"
SR, NH2
(método industrial)
H COX
H CHO
C
C
O
Os
C
O
C
CO / HX
Cat. de Co
CO / H2
Cat. de Co
R C
OOH
Diimida
C
C
OsO4
C C
hν
a
b
c
C
N
C
CX2
R
Cat.
Ziegler-Natta
Alquila
BH3
H
Cat. ácido
C C
Diels-Alder
C C
a
c
b
Cicloadição
1,3-dipolar
C
C
C
C
C
C
C C
C
C
Cicloadição
fotoquímica
Cicloadições
N
C
R
Adição
de Imeno
X
X
Adição
de Carbeno
C C
n
Polimerização
Copolimerização
H
B
C
H Alquila
3
Hidroboração
C
C C
H
Reforming
(industrial)
Alquilação
Friedel-Crafts
Alcanos, Álcoois, Aminas
Olefinas isoméricas
911
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Adições radicalares em 1-octeno (catálise por luz UV ou peróxidos)
O
X = I > Br > Cl
Y = Br > Cl > F
Y3C
CH2
O
CH C6H13
R´C
H
C8H17
N
X
H
< 80%
C 2 H5
O
CH C8H17
C8H17
Y=
(CH3)3C NH C
C8H17
CN ,
O
R´,
C OR´
Y2CH C8H17
OH
60 - 90%
< 75%
70%
XCY3
C
46%
R´CHO
HO
CH2 C2H5
CH2Y2
(CH3)3C NH CHO
N
H
n-C6H13
CH CH2
Br
Br
HBr
R´SH
HSO3-
82%
< 95%
90%
C8H17
Anti-Markovnikow
R´S
C8H17
C8H17
SO3-
H3C
C6H5SO2Cl
O
CH C OC2H5
H3C
60%
64%
92%
C6H5SO2 CH2 CH C6H13
Cl
O
CH2 COOH
COOH
C OC2H5
CH CH2
CH C6H13
CH3
Br
CH C8H17
CH3
912
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
913
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Substituição eletrofílica em sistemas aromáticos
Reações Friedel-Crafts
Nitração
Ar
NO2
Sulfonação
Ar
HNO3 / H2SO4
SO3H
Cloração
Ar
H2SO4 conc.
ou
H2SO4 fumegante
Alquilação
Bromação
Cl
Ar
Ar
Br
Acilação
O
Alquila
Ar
C
Ar
R´
Cl2 / FeCl3
Ar
Nitrosamento
CH2 N
Condensação
Mannich
Ar
N N Ar´
H2C OH
CH2 Ar´
Condensações
com Formaldeído
Acoplamento Azo
(H3C)2N CHO / POCl3
H3C N CHO / POCl3
Ar
CHCl2
C6H5
H3O+
Ar
D
Deuteração
Ar
CHO
Reimer-Tiemann
HCl
Ar
HCN / HCl /
ZnCl2
ou
D2SO4
ou
DCl
H2C OH
HN
Ar
CCl2
H+
N N Ar´
N N Ar´
NO
CHO
H
H2C O
Ar
Ar
CO / HCl /
R´ C Cl
AlCl3
AlCl3
(estequiometr.)
Alquila Cl
AlCl3
Br2 / FeBr3
Ar
HNO2
CHO
O
HNO3
H2C O
GattermannKoch
Gattermann
Ar
CHO
Formilação
Vilsmeyer
CH2 Cl
Blanc
Parte de baixo: as reações somente funcionam com compostos aromáticos ativados (presença de grupos doadores de elétrons)
Um resumo das reações do tipo de Heck ver texto, cap. 4.
A reversa é a Desalquilação, com HCl / FeCl3 sob tratamento térmico (Jacobsen)
914
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Sínteses de Nitrilas Orgânicas, R-CN e Ar-CN
Reação de Sandmeyer
Ar
Síntese de Kolbe
R Hal
O
R1
N2+
X
-
CuCN
CuCN
Cianeto
cuproso
KCN - N
2
Et2AlCN SN
R2
Desidratação de amidas primárias
O
Ar C
NH2
O
Rosenmund Von Braun
Ar Br
N
DBU (base)
3 mols
N
Adição
nucleofílica
Br
NaCN em EtOH
Br Acoplamento de dibrometos
(pode ser usado na ciclização)
HCN
R
Ar
C
ou
C
N
N
,
EtO P Cl
Cl
2 mols
Degradação de amidas secundárias
O (Von Braun)
PCl5
- R2 Cl
R1
NH
R2
NEt3 / SO2
Degradação de aldoximas
[Ni(P(OR)3)4]
ou
R
OH
zeólitos
KSCN
alquenos
co-catalisador:
ácido de Lewis
ou SOCl2
e
N
- NH2OH
- CO2
CN
alquinos
+ Na2SO4
H
- KSH
O
H2O / OH"Hidrocianação"
pH 8
Ar C
NH
O
O
H
Ar C
simples,
rápido,
no microondas
R C
Ar
CCl3
OH
H
Síntese de
Síntese de Letts "Reação de
cianidrina"
Houben-Fischer
Catalisador:
2+
915
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações das Nitrilas Orgânicas
Reações de hidrólise
Reações de redução
O
O
R C OH (e seus sais)
- NH4+
R C NH
- NH3
O
R C NH2
-
R CH2 NH2
OH- / H2O
(Polímeros)
H2
Catalisador:
Ni de Raneyou Pt/C
OH
R C NH2
R
HCl / H2O
O
Aromático ativado
R
δ+
C
R
H2O
R
H2O
R1 R
R1 = carbono terc.
Reação de Ritter
H
Redução de Stephen
NaBH4
OR3
[Zn0]
NH2
Dimerização
Condensação
em posição α
R
Reações de Pinner
Reações com nucleófilos fracos
(após protonação da nitrila)
H
B2H6
R2MgBr
LiAlH4
NH
BrZn
N
O
R
R
OR3
R1
OR1
R C
R2
Reação
O de Thorpe
NH2
NH
R C NH
Imina
α-bromoéster
OR1
NH3
O
R C
O
R
NH2
R1 = CH3
Ortoéster
HCl
O
Br
R1OH
excesso
N
O
H2O
H
R1OH
H+ conc.
Reação de Hoesch
R C(OR1)3
SnCl2
δ-
R2
R2
O
O
R
R
R CH2 NH2
H2O
H2O
O
R CH2 NH2
OR3
R1 R2
Reação de Blaise
R2
Reações com nucleófilos fortes
916
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações com Ácidos carboxílicos e seus derivados
NH . HCl
O
Degrad. Hofmann
R C NH2
R NH2
R C N
HCl / R´OH
NH . HCl
O
a) Redução Rosenmund
b) Reações Friedel-Crafts
Tioléster
a) + NH3
Amida
b) + R´NH2 /
R´2NH
Amida subst.
c) + N3-
Azida
d) Condensações de Ésteres
(b-cetoéster),
Sínteses com malonato
e acetoacetato
O
H2O
R C
SOCl 2, POCl3, PCl5
H2O
Cl
Cloreto
Agente acilante forte
R´OH
R
C
2
OH
O
R C
OR´´
Transesterificação
ácida ou básica
O
O
R C O C
R
Anídrido
Agente acilante regular
a) + R´OH
Éster
b) + NH3
Amida
c) + R´NH2 /
R´2NH
d) + R´´SH
Amida subst.
Tioéster
e) Reações Friedel-Crafts
+ H2O
- H2O
b) + NH3
R´
R´OH
R´´OH
(- H2O)
+ H2O
O
OR´
Éster
Agente acilante fraco
4
Síntese
de
heterociclos
Sal de amidina
R C(OR´)3
Ortoéster
O H SO
R´OH
/ H+
H3O+ ou OH-
R C
NH R´´
NH2
R´OH
R COO- NH4+
NH3
N3-
Amidinas
substituidas
NH3
NH . HCl
OR´
R C
Sal do iminoéter (imidoéster)
Nitrila
T
NH3
R C
R C
H2O
R C
c) + HS´R
+ H3O+
Amida
Degradação
Curtius
N3
Azida
P2O5 (- H2O)
R´´NH2
C C O
R´
Ceteno
Agente acilante
mais poderoso
a) Sais
b) Decarboxilação:
Suplemento: 1)
- Cetonas
2)
- Eletróli se de Kolbe
3)
c) Substituição em posição alfa, no resto R:
Hal, amina, hidróxi
Hell-Volhard-Zelinsky
c) + R´NH2 /
R´2NH
d) + R´´SH
Amida
Amida subst.
Tioléster
Éster cíclico = lact ona
Amida cíclica = lact ama
Cloreto de ácido, anídrido, éster e nitrila
reagem com organo-metálicos
e podem ser reduzidos com LiAlH4
917
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Sínteses e reações dos Compostos Nitro
Compostos nitro alifáticos
Cl
CH2 COO- Na+
Compostos nitro aromáticos
Hidrocarboneto
Aromático
OH
(C1 a C3)
HNO3
NaNO2
SE HNO3
fase gasosa [NO2+]
Br
/ H2SO4
(industrial)íon nitrônio
HNO2
Nitração de Zincke
- Na(HCO3)2
SN
ou
- NaCl
- Br- NaNO2
R
HCl
Aldeído ou cetona
Reação de Nef
H2SO4
- N2 O
Grupo nitro no
carbono prim. ou sec.
O-
Tautomeria
+
R
OH
Nitronato
OH
R
OR´
N
OH
- H2O
R
H2
Pt/C
H2C=O
H3CNO2
O
N
alquilação no O
Cicloadições
1,3-dipolares
Ar NO2
Catalisador [Fe]
R NH2
NO2
ou
H
+
R
O
Ar NH2
Anilinas
Ar N(CH3)2
N,N-dimetilanilinas
R´
Sínteses de indol
e índigo:
OH
R
NO2 Leimgruber-Batcho
NO2
R´
Bartoli
Reação nitro-aldol
= adição 1,2 (Henry) Bayer-Emmerling
Bayer-Drewson
Diversas substituições
nucleofílicas no aromático
NO2 Composto CH-ácido Adição de Michael
Base
= adição 1,4
918
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese de Aldeídos
Oxidação do
Álcool primário
Collins
Clivagem oxidativa
de Glicóis
Ozonização
Malaprade ou Criegée
R CH2 OH
1/2 R CH CH
R
1/2 RCH CHR
Oxidação de
cadeias laterais
1,1-Dihaleto
Ortoéster do
ácido fórmico
R CH3 ; R = Ar
R CHCl2
CH(OC2H5)3
OH OH
CrO3 / Ac2O
CH3COOH
CrO3 / Piridina
ou
PCC
HIO4
ou
Pb(OAc)4
1) O3
2) H2 / Pd
H3O+
OAc
R CH
R MgHal
Grignard
OAc
O
R
H2 / Cat.
Li[AlH(O
t.But) 3]
SnCl2 / H3O+
C
H
CH3
C6H5 N CHO / POCl3
NH . HCl
Cat. = Pd / BaSO4
(Cat. envenendado)
HCN / HCl / ZnCl2
R C
Cl
(CO / HCl / AlCl3)
HCCl3 / OH-
ou
(H3C)2N CHO / POCl3
HCl
O
R C
O
R C N
R C
Cl
Cl
R H
R H
Gattermann (Koch)
Vilsmeyer
R H
Reimer-Tiemann
Oxidação Oppenauer Redução Rosenmund Redução Stephens
Substituição de compostos aromáticos
(R = Ar)
919
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese de Cetonas
Oxidação
Álcool secundário
R CH R´
Ozonólise
R
1/2
R
C
C
R´
OH
CrO3 / H2SO4
ou
KMnO4
R´
R´
C Cl
Ácido de Lewis
Nitrila
R CH R´
R C N
OH
a) O3
b) H2 / Pd ou Zn / HCl
R´´2C O
Alcóxido de Al
R MgX
Grignard
N MgX
R C
O
R
O
Oxidação
Oppenauer
H3O
C R´
NH . HCl
R C
R = R´
R´ CN / HCl
R H ; R = Ar
R H ; R = Ar
Acilação
Friedel-Crafts
Hoesch
(Gattermann modif.)
Outros métodos: Condensação de ésteres
R´
O
O
+
R C
C
C
Cl
Descarboxilação
de ácidos carboxílicos
β -cetoéster
C Cl
AlCl3
O
R C CH(C OR´)
2 R COOH
R´ = C
H3O+
Óxido de metais
(CaO)
Ácido de Lewis
CdR2
Organo-cádmio
+
R´ = CH3
R´
Cloreto de ácido
carboxílico
O
R´ C
Cl
Descarboxilação
de acilmaloatos
Clivagem de cetona:
Adição de cloreto de
ácido em olefinos
(análogo da acilação
de Friedel-Crafts)
Cetonas cíclicas e abertas
920
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Comparação das Reações de Aldeídos e Cetonas
Aldeído
Cetona
Oxidação
Pode ser usado como agente redutor, quer dizer, está sendo Não serve como agente redutor
facilmente oxidado; especialmente fácil em ambiente alcalino.
R CHO
R COOH
Ao uso de oxidantes especiais:
Quebra da cadeia carbônica e formação de ácidos carboxílicos
Baeyer-Villiger
Oxidantes específicos:
+
0
Tollens (Ag → Ag )
Fehling (Cu2+ → Cu0)
R CHO
Redução
R CH2 OH
O
Álcool primário
R C
OH
R´
R CH R´
Álcool secundário
H2/Catalisador
LiAlH4
seletivo: redução de Meerwein-Ponndorf-Verley
R CHO
R CH3
-------
Clemmensen; Wolff-Kishner
-
Óxidoredução (= Desproporcionamento)
------[OH ]
R CHO
R CH2 OH + R COOH
A reação de Cannizzaro ocorre somente quando não há hidrogênio
em posição α ao grupo carbonila. Senão: reação de
921
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
autocondensação (aldol).
R
R CHO
+ R´MgX
Alquilação redutiva
H
R
C
R´
OH
Álcool secundário
C O
+
R´MgX
R
R
R
C
R´
OH
Álcool terciário
Reação de Grignard, seletiva para aldeídos:
Feniltitanio-triisopropilato
Reação/pro
duto
Hidrato
Aldeído
nova ligação C-O
R CH(OH)2
R CHO + H2O
Hemiacetal
R CHO
+ R´OH
R CHO
+
Acetal
2 R´OH
Cetona
OH
R CH
OR´
OR´
+
[H ]
R CH
OR´
nova ligação C-S
Ditioacetal
+
R CHO
+ 2 R´SH
[H ]
SR´
R CH
SR´
O
HO OH
R C R´ + H2O
R C R´
Tem importância só na química de carboidratos.
O
R C
R´ + HOCH2 CH2OH
O
R C
R´
+ 2 R´´SH
[H+]
O O
R C R´
R´´S SR´´
R C R´
922
A. Isenmann
Adição
sulfito
de
Adição
amônia
de
R CHO
+
+ Na
Princípios da Síntese Orgânica
HSO3-
OH
+
R CH Na
SO3-
Reação somente com Metilcetonas e Cetonas cíclicas
nova ligação C-N
R CHO
Reação com R CHO
base de Schiff
(= Azometino)
OH
R CH
NH3
R CH NR´
+ NH3
+ R´NH2
+ R´2NH
Oxima
R CHO
+ H2NOH
Hidrazona
R CHO
+ H2N NH2
t-amina
por
2 R CHO
metilação
redutiva de
Eschweiler-
+
H2N NHPh
O
H2N NH C NH2
NR´´
R´ + R´´NH2
R C R´
Cetimina
Transaminações
--------
NR´2
R CH
NR´2
R CH NOH
R CHO
R CHO
O
R C
Aminal
Fenilhidrazona R CHO
Semicarbazona
Redução de Leuckart-Wallach
O
R C
O
RCH N NH2
RCH N NHPh
O
N OH
R´ + H2NOH
R C R´ + H2N NH2
---------------------
R C R´
N NH2
R C
R´
R CH N NH C NH2
CH3
---------HCOOH
+ R NO
R N
CH3
923
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Clark
Reação/produto
Cianidrina
Aldeído
nova ligação C-C
R CHO
+ HCN
Cetona
OH
R C
CN
Condensação aldólica
2 R2CH CHO
[H+] ou
[OH-]
C
CH3
R C OH
+ HCN
CN
H R
R2CH C
CH3
O
R CH
CHO
Diacetonálcool
tem poucos exemplos
OH R
Condensação aldólica
direcionada
OSi(CH3)3
C6H5 CH2 CHO +
Adição de benzoína
Síntese de pinacol
2 C6H5 CHO
--------
CN-
1) TiCl 4
2) H2O
- (CH3)3SiOH
O OH
C6H5 CH2 CH
--------
C6H5 C CH C6H5
H 3C
2
C O
H 3C
Olefinas segundo McMurry
O
OH
R
-------2
C O
R
OH OH
Na
+ 2 [H]
TiCl3 / K
[THF]
H3C
C C CH3
CH3CH3
R
R
C
R
C
R
924
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Olefinas segundo Wittig
R
(variação segundo Horner e
C O
Emmons)
H
+ (C6H5) 3P CH2
- (C6H5)3P O
R
R
C O
C CH2
R´
H
R
+ (C6H5) 3P CH2
- (C6H5)3P O
C CH2
R´
nova ligação C-C e C-N
Aminometilação segundo
Mannich
O
R C CH3 + H2C O
+ HN(CH3)2
pH 5
- H2O
O
R C CH2 CH2 N(CH3)2
H
925
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese de Aminas
Composto nitro
Oxima
C N OH
C NO2
C N
H2 / Cat.
ou
Na / ROH
ou
LiAlH4
[prim.]
H2 / Cat.
ou
LiAlH4
Aminas
possíveis:[prim.]
Amida
O
C
NR2
Nitrila
H2 / Cat.
ou
LiAlH4
Haleto de alquila
Ácido carbox.
Alquila
Hal
OH
NH3
Urotropina
H (R)
[prim.,
sec., terc.]
Schmidt
[prim.]
O
O
C
C C
Amida
Azida
O
H2 / Cat.
ou
LiAlH4
[prim.,
sec., terc.]
[prim.]
Degradação de derivados do ácido carboxílico
C C
C
NH2
N3
Curtius
Hofmann
[prim.]
[prim.]
C N
H (R)
Métodos especiais
Amina prim., sec., terc.
Aminação de Epóxidos: Reação com aminas prim. e sec.:
R2NH + H2C CH2
4 NH3 + 6 H2C O
R2N CH2 CH2 OH
- 6 H2O
O
N
Aminometilação segundo Mannich: Reação de grupos C-H ácidos, com H2C O e HNR2 :
C
H + H2C
O + HNR2
C
CH2
NR2 +
H2O
N
N
N
Urotropina
Aminação redutiva :
R C
R´
+ NH3 +
H2
O
R C
O
R CH R´
+ H2O
Catalisador: Ni, Pd, PtO2
NH2
R´ + NH3 +
HCO2H
R CH R´ +
H2O
+
CO2
(Leuckart-Wallach)
NH2 (como formamida)
926
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Oxidação de alquenos
O
O
O
Mn
H
HO
+ 2 H2O
O
- [H3MnO4]
O
O
H
O O
HOO
H
H
H2 / Pd
ou Zn
O O
H
HO
O O
Ag(OBz) 2 ; I2
Cl
Cl
HO
CH3
1) Hg(OAc)2
3
5) O2
OH
trans-dicol
O
H
Cl
H
2) SeO2 / Ac2O
4) Pd(OAc)2
H2O / OH-
H
OH
Cl
CO OO
OBz
HO
H
Cloranil (dehidração)
H
3) CH3
H
Epoxidação
com perácido
H
O
O C
BzO
H
Prevost
Oxidação
alílica
OH
- H2OsO4
H
+ OsO4
Ozonólise
[H2O2]
cis-Glicol
+ H2O
O
H2O2
O3
O
H
O
Os
H
Autoxidação
com O2 (alílica)
MnO4também:
CrO3 / AcOH
H
H
H
O
- H2O
OH
H
H
C(CH3)3 / CuCl
H
Cl
+
mais cloranil
Cl
O
O
Cl
Cl
Tetraclorohidroquinona
927
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Oxidação de cetonas
O
O
O C CH3 +
C OCH3
Acetato de fenila
(produto principal)
CrO3 / H2SO4
ou
MnO4 / H+ ou OHou
HNO3
O
C O O C CH3
CH3
O
H3C
H2O / OH
O
C CCl3
NaOCl / OH-
C CH3
Acetofenona
S8 + HN
135°C
CHCl3
-
O
C OOH
Bayer-Villiger
Willgerodt-Kindler
+
Reação halofórmio
Benzoato de metila
OH
O
O
N3-
NH C CH3
H2O
Schmidt
SeO2
ou
HNO2
Morfolina
S
CH2 C N
COO-
COOH
O
O
CH2 COOH
C CHO
928
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Aplicações e reações do cloreto de fósforo (III)
RMgX
HCl, H3PO3, H4P2O5
3 R COCl + H3PO3
P(NCO)3, P(NCS)3
H2O
3 R CO2H
AgNCO, AgSCN
PR3, PR2Cl, PRCl3
RPOCl2 + HCl
[RPCl3]+ [AlCl4]-
RMgX, RLi
RH + 1/2 O2
RCl + AlCl3
H2O
RPOCl2 + 2 HCl + AlCl3
Cl3P=NPCl2O
O2
N2O4
S8
PCl3
Tricloreto de
fósforo
NH3
P(NH2)3
Amonólise
Cl3P=O
ROH
(RO)3P=O
O
O
1/2 H2O
Cl2P O PCl2
Cl3P=S
ZnF2, AsF2, etc.
X2 (halogênio)
3 ROH
R = alquila
PF5
PCl3X2
com base
P(OR)3
O
sem base
Ni(CO)4
R3P=O
(RO)2P
Ni(PCl3)4
929
H
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Síntese de haletos organoborados
B2Cl4
PhBCl2 + Ph3SnCl
ou
Ph2BCl + Ph2SnCl2
ArH
ArBCl2 + HCl
H2C
SnPh4
BCl 3
[AlCl3]
HC
H
H
C
Cl2B
CH2
BCl2
R2B
I
I2
CH
BR3
C
Cl2B
I + R
Cl
Reações com haletos organoborados
R
R2B
SR
-
S Na
+
R2BX
X = Cl, Br.
ROH
Cu
R2B OR
R2B
LiAlH4
R2NH
LiR´
R
B
R
H
B
H
R
R
R2B NR2
BR2 R2B R´
930
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Hidroboração e produtos consecutivos
R CH CH2 + H
150 °C
R CH2 CH 3
H+
B
Et2O
25 °C
R CH2 CH2 B
Ox.
H2O / OHR CH2 CH2 OH
R CH2 COOH
R CH2 CH2 O
B
Et3N+OHCrO4-
Et2NCl
Ag2O
I2
OH-
R CH2 CH2 O
R CH2 CH2 2 R CH2 CH2Cl R CH2 CH2I
1
:
1
B + NEt3
Titulação ácido-base
= N° de ligações B-C
931
A. Isenmann
Sínteses com Reagente de Grignard
Álcoois:
terciários
secundários
R
R
R C
R´ R´ C
OH
R´
H
H
R C
R R C
OH
OH
O
R
R
D
Princípios da Síntese Orgânica
SH
OR´
R´ R CH2OH R CH2CH2OH R C OR´ R C
R´ HC OR´ R´ CHO
H2C
R OH
Hidroperóxidos
R OOH
20°C
O
O
R C
R R C
R´ R C
R´ Ar2CH C
N MgX
OR´
O
C(OR´) 4
R´ C R
HC OR´
Ortoéster do
R´C(OR´´)
R´
C
O O ác. carbônico OR´
R´
O2
CN
Cl
R2Cd
Ar2C
R MgX
R´ N
R´ NO
R´ NH C R
S
R´ NH C
Amida e tioamida
de ác. carboxílico
R
C
C
O
S
"H +"
[R´ H]
R H
+
R´ Hal Sais de
metais
pesados
R´ONH2
R´ N3
R´ CHN2
R´´ N CHR´
R2S O
Sulfóxido
O
CO2
R
R
R
R´
R´ MgX
Hidrocarbonetos
Zerewitinoff
R R
R NH2
R´ N3H R
Amina prim.
Triazeno
R´ CH N NHR R´´NH CH
Hidrazona
R
Hidroxilamina
SOCl2
SO2
O
C O
Diarilceteno
Schroeter
OH
O2
R´ N
R´ N
R
1 mol
CdCl2
S
- 80°C
O
H
OR´
O
O
O
D2O
Álcoois, fenois
Cetonas
Aldeído
Ortoéster
OH
O
R´ C OR´´ R´ C
primários
R´
Amina sec.
S
OH
Ácido sulfínico
O
R C
OH
Ácido carboxílico
932
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações das organilas do alumínio (com falta de elétrons)
(Me2AlNMe2)2 = Me Al
Me
110 °C - 2 CH4
Ph
Ph
R
Al
Al
2 Me3Al NHMe2
R3Al NMe3
Ph
Ph
R
(adição de
base de Lewis)
NMe3
Aminas
PhC
CPh
(AlR3)2
(Hoberg, 1980)
CH2 CHR´
R2Al
R
(inserção do alqueno)
NHMe2
H2C
R2AlCl + R R´
(acoplamento de
hidrocarbonetos)
CHR´
R´Cl
R2AlH
H2
150 °C
300 atm
LiR
Me2
N
Al
N
Me2
Me
Me
N
(MeAlNMe)4 =
NH2Me
∆T; - 8 CH4
R´OH
O2
AlCl3 SnCl4
Al
Al
N
Al N
N
Al
ccc
R2Al(OR´)
RAl(OR´)2
Al(OR´)3
(alcoxilação)
Al(OR)3
(inserção de oxigênio)
SnR4
(metatese)
RAlCl2
R2AlCl
Li[AlH4]
Complexo
(Troca de ligantes via complexos
de aluminato
com ligantes de 2e3c)
Meio redutor universal
933
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações do diazometano
934
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Espécies reativas a partir do sal de diazônio aromático
N
Próximas etapas
N
N
N
N3
- N2
N
Fenilazida
Fenilpentazol
+
Cátion fenila
?
-H
T
H2O
N3-
Y = N3-
Azida
N2+
N N Y
+ Y-
Diazo (cis e trans)
+
+
-H
- N2
+ e-
- N2
Redução
Arina
N N
- N2
NH NH2
Próximas etapas
Próximas etapas
Fenilidrazina
935
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Reações do sal de diazônio aromático
Diazotato
Ar
N N O-
Ar
N N CN
Hidrazina
Diazoacetato
Diazocianeto
Ar
N N O C CH3
Ar
OH-
H3C
CN-
X = N3
=I
= SCN
= HAsO3= S C OR
Ar´ H
OHou
AcOAr
NaHSO3
ou
SnCl2 / HCl
ou
Zn / AcOH
COO-
H+
Ar
Ar´
Arilação radicalar
Gomberg
N3
Ar
I
Ar
SCN
Ar
AsO3H2
Ar
S
Ar
N N
X = Cl
Cu(I)
F
Fluoreto de arila
Schiemann
(iônico)
Ar
NO2
Composto nitro
Ar´ H
EtOH
ou
H3PO2
ou
H2C O alcalino
C C
(ativado)
X = HSO4-
X = CN + CuCN X = Br + CuBr
T
Cu(I)
T
N N Ar´
N N X-
X = NO2
X = [BF4]
Ar
C OR
Ar
X = Cl + CuCl
S
sem Cat.
Ar
H
Acoplamento azo
Ar X
H+
via diazo -hidróxido
Ar
C C
NH NH2
O
OH-
Desdiazonamento
redutivo
Meerwein
Ar
CN
Cianeto
Ar
Cl, Br
Haleto
Ar
OH
Cozimento de fenol
Sandmeyer
(radicalar)
S
(também radicalar)
936
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Espectro eletromagnético
Escalas em energia, número de onda, frequência e comprimento de onda; as áreas típicas, os processos de excitação
na matéria e as técnicas analíticas para sua caracterização.
937
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
938
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Fórmulas úteis na interação entre matéria e radiação eletromagnética.
c
m ⋅m
1
f
E = h ⋅ν = h ⋅ = h ⋅ c ⋅ν~ ;
, onde µ = 1 2
ν=
⋅
λ
2π
µ
m1 + m2
aplicando ν ⋅ λ = c; ν~ = λ−1 .
usadas na espectroscopia vibracional.
( E : energia em J; ν : frequência em s-1; λ : compr. de onda em m; ν~ : número de ondas em
cm-1; f = const. de força da ligação atômica; µ = massa reduzida; m1, m2 = massas atômicas)
Constantes mais usadas:
h = const. de Planck = const. da ação mínima = 6,6.10-34 J.s;
c = velocidade da luz = 3.108 m.s-1= 3.1010 cm.s-1.
Conversões úteis da energia:
1 eV = 23 Kcal.mol-1 = 96,5 KJ.mol-1 = 8066 cm-1.
Também vale (utilidades na região infravermelho):
1000 cm-1 = 12 KJ.mol-1
1 KJ.mol-1 = 84 cm-1.
Cor aparente
de corpos
iluminados
Exemplos de
corantes
com sistemas
conjugadas
de elétrons π
Cor ativa
(fonte de
iluminação)
939
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
#
∆EN, 14, 623, 682, 806, 852
3
3-butenilamina, 828
3-buteno-3-olídeo, 389
%
% ee, 797
(
4
4-aminoanisol, 882, 884
4-metilciclohexanona, 659
4-metilexeno, 673
(4-metil)cicloexeno, 635
(t-BuO)3LiAlH, 602, 614, 615
[
5
5-endo-trig, 479
9
[10]-anuleno, 282
[Ag(NH3)2]+, 655
9-BBN, 738, 767
1
1,1,1-tribromocetona, 425, 676
1,1-difenil 2 picrilidrazil, 643
1,1-difenil-2-picrilidrazina, 59
1,2-bifuncionais, 501, 517
1,2-bifuncional, 465, 517
1,2-dibromopropano, 72
1,2-dicarbonilados, 657
1,2-difenil-1-propanol, 229
1,2-difuncionais, 533
1,2-dihaletos, 153, 433
1,2-dimetilciclopenteno, 762
1,2-dióis, 185, 651, 653
1,2-diol, 467, 474, 651
1,3,5-hexatrieno, 208, 209, 210
1,3,5-triazinas, 328
1,3-bifuncionais, 556, 566
1,3-ciclobutadiona, 389
1,3-dicarbonila, 489, 506, 881
1,3-diésteres, 462, 873
1,3-dihidroxibenzeno, 464
1,3-dióis, 489
1,3-dipolares, 205, 213, 247, 248, 250, 260, 879
1,4-bifuncionais, 567
1-propanol, 276
2
2,4,6-octatrieno, 210, 212
2,4-dinitroanilina, 882, 884
2,4-dinitrofenilidrazina, 411, 859
2,4-dinitrofluorbenzeno, 601
2-aminopiridina, 327, 420
2-buteno, 130, 178, 197, 628
2e3c, 681, 687, 690, 692, 713, 719, 721, 725, 735, 748,
755, 847
2-fenilacetaldeído, 539, 545
2-metilcicloexanona, 819
2-nitropropano, 535
A
abandonador, 15, 18, 20, 23, 24, 25, 28, 33, 35, 36, 37,
38, 39, 43, 44, 46, 52, 65, 103, 112, 114, 117, 118,
120, 140, 141, 143, 144, 158, 186, 197, 200, 201,
325, 326, 328, 330, 333, 337, 343, 353, 383, 384,
391, 393, 426, 459, 504, 797, 825, 826, 855
ABS, 190
aceitador, 218, 219, 274, 454, 483, 485, 488, 489, 491,
497, 498, 504, 515, 523, 529, 531, 532, 535, 543,
547, 548, 551, 774, 794
aceitadores de Michael, 523
acetais, 378, 379, 404, 405, 406, 439, 450, 451, 498,
499, 686, 821, 824, 825, 831
acetal, 403, 404, 405, 439, 443, 450, 500, 615, 825, 826
acetaldeído, 78, 409, 423, 424, 488, 495, 541, 636
acetaminomalonato, 555
acetanilida, 867
acetato de amônio, 509
acetato de prata, 629
acetatos de vinila, 635
acetatos enólicos, 635
acetilação, 37, 386, 825
Acetilação, 386
acetilacetato de etila, 513, 516
acetilacetona, 507, 515, 516, 541, 552, 873
Acetilacetona, 505, 507, 508
acetilacetonato, 389, 456
Acetilacetonato, 170
acetilcelulose, 665
acetileno, 135, 136, 154, 155, 183, 188, 189, 190, 191,
201, 250, 257, 309, 494, 498, 532, 537, 568, 569,
591
acetoacetato, 459, 506, 515, 541, 550, 551
acetoacetato de etila, 550
Acetoacetato de etila, 505, 507, 508
acetofenona, 540, 547, 548
acetona, 31, 32, 53, 94, 95, 108, 126, 136, 386, 387,
392, 401, 404, 405, 424, 448, 449, 450, 456, 457,
940
A. Isenmann
487, 494, 506, 526, 540, 604, 646, 648, 650, 819,
849, 870
Acetona, 31, 506, 507
acetonitrila, 31, 71, 377, 378, 826
aci, 400, 534, 536, 666
acidez de compostos orgânicos, 424
ácido 11-amino undecanóico, 267
ácido 2,4-dinitrobenzóico, 366
ácido acético glacial, 289, 555, 614, 631, 646, 650, 864
ácido acético perclorado, 216
ácido acrílico, 95, 191, 493, 558, 842
ácido ascórbico, 91, 228
ácido benzóico, 35, 94, 347, 348, 638, 639, 640
ácido bórico, 187, 308, 765, 766, 768, 867
ácido carbâmico, 392
ácido cianídrico, 305, 381
ácido cianoacético, 490
ácido cianúrico, 328
ácido cinâmico, 90, 340, 485, 486
ácido cítrico, 460, 540
ácido clorossulfônico, 293, 304, 398
ácido crômico, 631, 638, 639, 642, 646, 647, 653
ácido de Caro, 75, 667
ácido ditiocarbônico, 148
ácido ditiofosfônico, 775
ácido esteárico, 373
ácido fluoracético, 349
ácido fluorídrico, 29, 155, 182, 187, 374
ácido forfórico, 770
ácido fórmico, 304, 347, 348, 349, 379, 398, 404, 422,
439, 483, 488, 489, 490, 588, 605, 606, 607, 608,
609, 615, 677
ácido fosfínico, 770
ácido fosfônico, 85, 357, 508, 770, 773, 776, 786, 792,
795
ácido fosfonoso, 773
ácido fosfórico, 496, 601, 770, 771, 773, 775, 794
ácido glutâmico, 228
ácido graxo, 99, 266, 446
ácido halogenídrico, 164
ácido hexacloroplatínico, 809
ácido hidroxâmico, 393, 400
Ácido hidroxâmico, 351, 449
ácido hipocloroso, 295
ácido isociânico, 328
ácido lático, 228
ácido linoléico, 99
ácido málico, 228
ácido malônico, 490, 509, 513, 514, 515, 571
ácido nítrico concentrado, 288, 640
ácido nitrificante, 288, 289
ácido nitroso, 45, 290, 426, 853, 882, 883
ácido oléico, 373
ácido orto-periôdico, 631
ácido oxálico, 362, 483, 485, 489, 608
ácido palmítico, 373
ácido propargílico, 803
ácido ricinóico, 266
ácido selênico, 639
ácido sulfínico, 620
ácido sulfônico, 140, 150, 292, 293, 326, 367, 368, 446,
670
Princípios da Síntese Orgânica
ácido tartárico, 228, 236, 237
ácido toluenossulfônico, 139, 447
ácido trifluoracético, 105, 347, 374, 442
ácidos benzóicos substituídos, 348
ácidos graxos, 33, 97, 99, 370, 373, 375, 447, 460
ácidos moles, 311
acilação, 298, 299, 304, 305, 342, 353, 354, 363, 368,
390, 438, 463, 496, 497, 498, 500, 502, 510, 515,
609, 661, 786
acilações, 284, 297, 352, 354, 355, 496
acilcarbeno, 388
aciloína, 465, 467, 473, 499, 504, 533, 539, 604, 613,
657, 816
aciloínas, 465, 603
aci-nitro, 534
AcOBr, 630
acoplamento, 177, 186, 187, 189, 192, 193, 196, 291,
292, 299, 306, 308, 309, 396, 436, 441, 469, 474,
497, 508, 523, 532, 540, 595, 604, 619, 636, 667,
855, 857, 864, 867, 882, 884
Acoplamento, 191, 192, 193, 539, 545, 751, 784, 855
acoplamento azo, 291, 292, 299, 855, 882, 884
acoplamento C, 857
acoplamento N, 857, 884
acoplamento O, 857
acoplamento redutivo, 396, 436, 441, 474, 604
Acoplamento redutivo, 539, 545
acrilato de metila, 522
acrilatos, 493, 837, 842
Acrilatos, 558
acrilonitrila, 189, 190, 738, 746, 790
acroleína, 95, 96, 493, 522
ACS, 891, 893
açúcares, 226, 228, 400, 404, 443, 450, 535, 653, 655,
834, 858
adição 1,2, 133, 530
adição 1,4, 133, 241, 530
adição de Michael, 187, 241, 466, 519, 520, 521, 526,
819, 837, 871
Adição de Michael, 40, 523, 530, 531
Adição oxidante, 694, 695, 697
adição redutiva, 19, 354, 382
Adolf von Baeyer, 662
Ag2O, 120
agente dessililante, 823
agente nitrosilante, 871
agente sililante, 500
agentes plastificantes, 775
agitação, 34, 314, 626
agrotóxicos, 769
água de abastecimento, 654
água de cloro, 163, 294
água oxigenada, 197, 224, 225, 341, 427, 654, 669
AIBN, 55, 56, 77, 594, 737, 748, 791
Al(C2H5)3, 166, 169, 170, 181, 198
Al(OC2H5)3, 423
alanina, 509
alanos, 729, 737, 738
alaranjado de metila, 856
alargamento, 464, 469, 514, 878
alcalóide, 107, 494, 538, 550
alcalóides, 495, 538, 540, 651, 828
941
A. Isenmann
AlCl3, 43, 182, 258, 293, 295, 297, 305, 336, 342, 398,
822
alcoóis alílicos, 221, 236, 265, 269, 273, 648
alcoóis secundários, 398, 455, 467, 595, 645, 646, 658
alcoóis terciários, 146, 366, 439, 455, 645, 768
álcool alílico, 157, 238, 265, 274, 528, 529, 634
álcool benzílico, 31, 381, 447, 638
álcool vinílico, 78
alcóxido, 34, 38, 40, 87, 135, 136, 137, 138, 162, 186,
189, 201, 240, 353, 372, 384, 398, 432, 433, 447,
458, 459, 463, 498, 514, 517, 521, 543, 546, 603,
684, 704, 757, 783, 797, 876
alcoxifosfônio, 36, 797
aldeidamônia, 409
aldeído salicílico, 486
aldeído succínico, 495, 540, 549
Alder, 204, 205, 210, 229, 233, 248, 252, 253, 254, 255,
256, 259, 266, 269, 277, 278, 331, 493, 549, 573,
864
aldimina, 305, 409
aldol, 219, 396, 455, 485, 508, 572, 837, 842, 921
aldoxima, 400, 426, 657, 666
aldoximas, 665
alenos, 134
algas, 772
algodão, 328
alila, 129, 179, 264, 278, 596, 597, 635, 636
alilação, 523, 822, 829, 845, 850
alilboranos, 822
alilésteres, 265
alílica, 52
alilsilano, 821, 822, 823, 824, 825, 826, 827, 828, 829,
831, 832, 845, 850
alilsilanos, 268, 404, 519, 824, 826, 828, 829, 831, 832
alilsililéter, 832
alil-trimetilsililéter, 832
alil-viniléteres, 265
alimentos industrializados, 82, 92, 860
alizarina, 598
Allred e Rochow, 682, 900
almíscar, 470
almofada de vapores, 434
alquino, 151, 183, 184, 185, 187, 189, 191, 193, 195,
201, 250, 251, 475, 591, 763, 784, 785, 803, 804,
809, 810
alquino final, 803
alquinos, 3, 129, 134, 151, 153, 155, 158, 163, 183,
184, 185, 186, 189, 192, 193, 195, 201, 250, 308,
330, 587, 590, 591, 614, 636, 767, 777, 784, 786,
790, 798, 803
amêndoas, 407
Amidato de fósforo, 774
amidetos, 331, 716
Amidina, 352
Amidita de fósforo, 774
amido, 405, 775
Amidrazona, 352
amilopectina, 405
amilose, 405
amina terciária, 86, 147, 197, 365, 368, 389, 446, 605,
608, 677
Aminação redutiva, 605
Princípios da Síntese Orgânica
aminais, 378
aminas desativadoras, 524
aminas primárias, 29, 39, 48, 105, 138, 341, 366, 367,
409, 411, 413, 442, 484, 492, 495, 497, 524, 612,
613, 616, 665, 666, 828, 882
aminas secundárias, 304, 341, 410, 411, 413, 415, 523,
605, 666, 826, 854, 882
aminas terciárias, 90, 105, 144, 341, 366, 485, 487, 605,
607, 666
Aminas terciárias, 704
aminoácido, 102, 117, 542, 555, 599, 776, 854, 872
aminoácidos, 233, 364, 413, 416, 420, 599, 786, 802
aminoálcool, 151, 493, 549
aminoalquilação, 492, 494
aminofosfonato, 786
aminólise, 366, 367
aminometilação, 303, 304, 413, 492, 549
aminophosphonatos, 777
aminoresinas, 302, 304, 329
aminóxido, 147, 779, 780
aminóxidos, 147, 148, 666
amônia líquida, 327, 589, 591, 592, 600, 794
AMP, 794
anfifilia, 33
anfoteria, 739
anidrido acético, 37, 187, 289, 342, 366, 485, 486, 487,
488, 633, 638, 639
anidrido cíclico, 368
anidrido maléico, 266, 628
anidrobenzeno, 330, 863
anilina, 291, 292, 366, 523, 616, 667, 853, 854, 857,
864, 882, 884
anilinas, 305, 341, 616, 666, 853, 860
ânion acetato, 393
ânion acetilida, 154
ânion acetilídeo, 532, 533
ânion borato, 766
anisol, 432, 882, 884
ânodo, 222, 394
anquimérica, 27
antarafacial, 213, 261
antara-facial, 246
anti-aromáticos, 335
anti-catalisador, 304
antiinflamatório, 420
anti-ligante, 196, 209, 210, 211, 220, 243, 281
antioxidantes, 60, 82, 83, 84, 90, 91, 92, 97, 116, 374,
664, 668
anti-periplana, 141, 197
antiséptica, 759
antraceno, 319, 331, 598, 720, 721, 864
antraidroquinona, 668
antraquinona, 668
apoio de grupo vizinho, 24
Appel, 36, 790, 795, 797
argilas, 85
argônio, 434, 440
arilação, 308, 511, 522, 787, 859, 866, 867, 868, 882,
884
arilarsinas, 778
arilcetona, 784
arilestilbinas, 778
942
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
arilfosfinas, 777, 778
arina, 267, 330, 331, 333, 334, 343, 344, 855, 863, 864
arinas, 245, 255, 314, 330, 331, 332, 333, 334, 863, 884
Arlman, 172
Arndt-Eistert, 387, 391, 873, 876, 882, 886
aromaticidade, 205, 279, 282, 283, 284, 339, 538, 643,
790, 863, 881
aromático rico em elétrons, 398, 608, 855
arraste a vapor d´água, 485
Arrhenius, 57, 62, 288
As2O3, 617
ASA, 190
AsAr3, 778
Aspirina, 337
ativador, 52, 75, 121, 301, 326, 368, 378, 496, 509, 540,
547, 548, 561, 571, 611
atmosfera inerte, 291, 342, 433, 434, 440, 473, 613,
671, 818
ATP, 769, 794
atropina, 540
Aufbau, 124, 166, 167, 169, 705, 708, 725, 726
Aufbaureaktion, 298
auto-catalítico, 290, 425
autocondensação, 397, 454, 456, 458, 461, 466, 472,
484, 485, 496, 502, 504, 510, 513, 539, 544, 545,
547, 548, 550, 579, 818, 819, 921
auto-condensação, 490
auto-condensação, 503
auto-oxidação, 79, 80, 81, 82, 83, 93, 94, 95, 96, 97, 99,
110, 116, 373, 623, 624, 641, 642, 654, 664, 665,
671
auto-oxidações, 80, 81, 83, 93, 116
auto-redox, 451
auto-stemming, 891, 894
auxílios assimétricos, 228, 234
aza, 259, 263, 412, 529, 619, 799, 827
aza-Cope, 263, 827
azenos, 223
azeotrópico, 372, 414
azida, 250, 363, 364, 391, 392, 445, 449, 791, 859, 860,
864
azina, 410
aziridina, 224, 241, 250
aziridinas, 802
azo, 4, 55, 100, 292, 328, 582, 601, 667, 669, 852, 853,
855, 856, 858, 861, 864, 867, 873, 884
azobenzeno, 617, 669, 857
azometina, 400, 667, 802
azometinas, 667
azoxibenzeno, 617, 669
B
B(OH)3, 765, 766
Ba(OH)2, 456, 516, 544
Bachmann, 882, 884
bacom, salsichas e linguiças, 854
bactericida, 759
Baeyer-Villiger, 94, 99, 119, 300, 427, 428, 429, 662,
877, 921
Bailey, 177
Bakelite, 302
Baldwin, 204, 260, 475, 476, 478, 479, 482, 517
Bamford-Stevens, 216, 410, 610, 869, 873, 874
Banks, 177
Bart, 865
Barton, 104, 105, 106, 117, 128, 668
base de leuco, 668
base de Mannich, 493, 494, 495
base de Schiff, 400, 409, 411, 412, 415, 451, 484, 495,
497, 548, 608, 923
base forte não-nucleofílica, 526
base muito forte, 34, 39, 157, 334, 503, 832
base não-nucleofílica, 784
BASF, 191
Basicidade, 40, 343
BaSO4, 184, 398
batocrómica, 856
batocrómico, 90
Baylis-Hillman, 233, 460, 528, 529
Beckmann, 102, 103, 117, 119, 128, 410, 429, 657
Beilstein, 619, 888, 895, 896
Bent, 206, 837, 838
benzaldeído, 93, 107, 242, 243, 407, 465, 485, 486,
487, 501, 534, 539, 542, 545, 554, 657, 803, 826,
845
benzamina, 845
benzidina, 617
benzidriloxitrifenilsilano, 811
benzila, 31, 302, 387, 448, 466, 502, 508, 541, 550,
551, 596, 638, 877, 882
benzílica, 51, 52, 66, 67, 70, 78, 95, 114, 142, 217, 242,
298, 430, 465, 506, 537, 538, 576, 598, 633, 637,
638, 641
benzilideno, 801
benziloxitrifenilsilano, 811
benziltrimetilamônio, 820
benzina, 863
benzofenona, 60, 484, 495, 882
Benzofenonas, 88
benzoina, 465, 539, 569
benzoína, 465, 466, 499, 533, 613, 657, 924
benzonitrila, 882, 884
Benzotriazóis, 88
benzotricloreto, 641
Benzyltrimethylammonium fluoride, 820
Bergmann, 599
Berson, 204
Bestmann, 780, 781, 786
betaina, 147, 529, 660, 779, 797
betaína, 413, 779, 782
BF3, 38, 43, 167, 297, 834, 878
BH3, 43, 588, 761, 762, 767
BHA, 92
BHT, 92
bicíclico, 180, 217, 420, 550
bicíclicos, 394
bidentado, 24, 25, 44, 45, 120, 160, 178, 400, 459, 480,
512, 521
bidentados, 44, 45, 512, 521
Biginelli, 416
BINAP, 789
biocidas, 739
biodegradáveis, 75, 769
943
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
biodiesel, 96, 97, 373, 374, 375, 442, 447
bio-isosterismo, 786
bipy, 691, 693
Birch, 184, 589, 591, 592, 594, 600
birradical, 60, 79, 81, 95, 99, 108, 217, 219, 220, 246,
266, 273, 330
bis(trimetilsilanil)amideto de sódio, 818
Bisfosfonatos, 776
bissulfito, 406, 858
Blanc, 302, 605, 612, 613
Blaser-Heck, 308
blendagem, 175
blendas, 175
Blomquist, 386, 473
Bloomfield, 71, 461, 473
BMIm, 192
Bogdanovic, 721
Boltzmann, 133, 209
borabiciclononano, 767
borano, 160, 761, 762, 763, 764, 767
boranos, 690, 737, 738, 760, 761, 762
borato de sódio, 766
boratos, 760, 761
boridreto de sódio, 590
borracha, 80, 127, 171, 172, 176, 374, 408, 532, 620,
670
borracha natural, 670, 710, 711, 726
Bouveault, 605, 612, 613
Bouveault-Blanc, 613
brometo de fenilmagnésio, 433
brometo de metilmagnésio, 433
brometo de oxacila, 630
bromobenzeno, 52, 331
bromocetona, 845
bromofórmio, 673, 676
Brook, 805, 809, 811, 835
Brown, 187, 260, 591, 602, 763, 785
BTAF, 820
Bu3SnBr, 595
Bu3SnCl, 595
Bu3SnH, 594, 595, 597, 748
Bucherer-Bergs, 416
Buchner, 881
Büchner-Curtius-Schlotterbeck, 879
Buchwald, 309
buli, 139
buraco de ozônio, 59
Bürgi-Dunitz, 232, 402, 419, 478
butilítio, 34, 135, 139, 186, 216, 219, 484, 569, 779,
803, 811, 874
butóxido, 472
C
C(OR)4, 439
C2Cl6, 795
C2H5OD, 401
cadeia cinética, 54, 59, 60, 61, 62, 78, 91, 99, 125, 168,
199, 634
cádmio, 85, 398, 441, 515, 615
Cahn-Ingold-Prelog, 226
calça jeans, 669
Calderon, 177
Campbell, 758
câncer de pele, 83
Cannizzaro, 422, 423, 424, 435, 443, 451, 466, 484,
488, 492, 548, 921
CAPES, 891, 893, 894, 897
caprolactama, 102
caráter iônico, 431, 440, 444, 452, 582, 682, 765
caráter s, 54, 135, 218, 349, 837, 838
carbânion, 22, 51, 141, 156, 157, 187, 189, 201, 215,
219, 242, 380, 385, 400, 406, 425, 427, 430, 431,
465, 466, 467, 500, 501, 515, 521, 532, 545, 575,
615, 779, 780, 781, 783, 785, 799, 802, 803, 812,
834
carbânions, 52, 119, 143, 189, 354, 382, 391, 458, 531,
537
carbanóide, 216, 436, 438, 439, 451, 454, 456, 503,
504, 528
carbanóides, 431, 441, 671
carbeno, 129, 158, 159, 177, 178, 179, 180, 216, 217,
218, 219, 220, 221, 222, 224, 251, 268, 272, 273,
274, 312, 387, 391, 486, 517, 785, 798, 800, 852,
869, 873, 880, 881
carbenóide, 222, 273, 800
carbenos, 43, 139, 158, 159, 178, 214, 215, 216, 217,
218, 219, 220, 223, 268, 269, 272, 273, 274, 387,
469, 798, 799, 800, 880
carbenos de Fischer, 218, 219, 269, 272, 274, 679
carbenos de Schrock, 218
carbeto, 135, 155
carbeto de cobre, 190, 201
carbiminodiol, 400
carbobenziloxi, 599
carbocátion, 16, 17, 19, 20, 22, 24, 25, 28, 39, 44, 45,
46, 47, 50, 51, 118, 121, 132, 140, 146, 151, 164,
167, 169, 176, 185, 197, 242, 299, 312, 320, 366,
381, 384, 403, 431, 448, 467, 468, 631, 637, 658,
663, 780, 803, 807, 821, 827, 830, 873
carbocátions, 19, 22, 46, 52, 53, 54, 65, 73, 119, 132,
139, 143, 159, 169, 189, 242, 312, 316, 391, 764
Carbocloração, 75
carboidratos, 404
Carbometalação, 707
carbonato de sódio, 872
carbonazidato de metila, 223
Carbonilação, 190, 202, 768
carbonilóxido, 249
carboxilação, 440
carboxilato, 26, 27, 35, 104, 345, 346, 350, 353, 354,
355, 357, 374, 377, 382, 396, 402, 417, 418, 419,
438, 440, 446, 509, 544, 611, 660, 663, 779, 797,
871
carcinogênicos, 523
Carey-Sundberg, 155, 888
carga pontual, 346
CAS, 895, 896
catalisadores heterogêneos, 170, 198, 585
Catálise assimétrica, 222, 228, 232
Catálise de transferência das fases, 32
catálise nucleofílica, 366, 442
cátion bromônio, 162
cátion imínio, 415, 492
944
A. Isenmann
cátion imônio, 152, 303, 304, 410, 412, 413, 415, 606
cátodo, 126, 467, 584, 663
CBO, 599
CBr2F2, 156
CBr4, 795
CCl4, 69, 70, 71, 393, 414, 432, 795, 797
CdCl2, 615
CdR2, 615
cefetmg, 889
celulose, 149, 405
cetais, 379, 404, 406, 451
cetal, 403, 404
ceteno, 216, 257, 354, 385, 386, 387, 388, 390, 443,
448, 487, 838, 853, 873, 876
cetenos, 245, 246, 366, 386, 387, 388, 389, 390, 443
ceto-enólica, 90, 96, 155, 400, 412, 443, 449, 666, 849
ceto-enólico, 31, 412, 454, 794
cetoéster, 399, 459, 462, 463, 474, 509, 513, 550, 791,
860, 861
cetona assimétrica, 441, 458, 494, 497, 545
cetona simétrica, 502
cetonas aromáticas, 304, 661
cetonas cíclicas, 407, 427, 428, 430, 470, 471, 493, 658,
878
cetoxima, 105, 400, 657
CH2Cl2, 662
CH2I2, 802
CH3CN, 31, 507
CH3I, 36, 39, 121
Chandrasekhar, 240, 369, 486, 487, 807
charge-transfer, 235
Chauvin, 177
ChemDraw, 893, 895
ChemPort, 895
chiral pool, 227, 228, 237
chiraphos, 228
Chirasil-Val, 235
chumbo, 60, 61, 75, 85, 590, 646, 647, 651, 652, 663
chumbo tetraetil, 689
chumbo tetrametil, 689
cianacetato de etila, 513
cianatos, 392
cianeto, 28, 29, 31, 32, 44, 107, 305, 380, 398, 407,
412, 413, 465, 466, 501, 513, 523, 657, 838, 855,
858, 865, 887
cianidrina, 413, 465, 466, 499, 500, 501, 545, 569, 878
cianidrinas, 405, 406, 407, 500
Cianoacetato de etila, 507
ciclobutanona, 245, 389
ciclobuteno, 180
ciclodesidrogenação, 627
cicloeptatrieno, 283, 881
cicloexanona, 463, 494, 819, 881
cicloexeno, 108, 117, 284, 285, 635, 762
ciclofosfamida, 774, 775
ciclohexano, 67, 102, 128
ciclohexanona, 102, 257, 526, 527, 544
Ciclohexanona, 507
ciclohexeno, 102, 155, 269, 285
Cicloocteno, 181
ciclooctino, 251
ciclopentadienila, 251, 284, 338, 538
Princípios da Síntese Orgânica
ciclopentadieno, 254, 284, 338, 443, 448, 538, 875
ciclopenteno, 171, 180, 197
ciclopropanação, 222, 232, 241
ciclopropano, 159, 220, 224, 251, 273, 800, 873, 880
ciclopropilação, 177
CIDNP, 260
CIP, 752
cis-diol, 252, 276, 631, 652
cisóide, 253
citotóxico, 251
citotóxicos, 523
Claisen, 263, 264, 265, 270, 278, 312, 458, 459, 460,
461, 462, 463, 472, 482, 484, 490, 491, 544, 546
Clemmensen, 298, 381, 464, 609, 610, 921
cloração, 59, 63, 65, 67, 69, 70, 71, 74, 76, 114, 116,
294, 299, 322, 356, 357, 360, 361, 425, 430, 446,
638, 885
cloral, 403
cloranil, 631
cloreto de acila, 297, 299, 342, 365, 366, 386, 387, 398,
438, 439, 444, 514, 541, 544, 552, 613, 822, 834
cloreto de cromila, 639
cloreto de fenildiazônio, 865, 884
cloreto de fosforila, 145, 293, 360, 398, 770
cloreto de metileno, 34, 662, 872
Cloreto de nitrosila, 883
cloreto de oxalila, 361, 649, 650
Cloreto de oxalila, 75, 446
cloreto de sulfurila, 70, 74, 116, 126, 360
cloreto de tetrabutilamônio, 35, 522
cloreto de tionila, 25, 145, 357, 649
cloreto de tosila, 23, 293, 368, 620
cloreto de trialquilestanila, 595
cloreto de trialquilsilila, 498
cloreto de vinila, 52, 196
cloreto do ácido cianúrico, 328
cloroacrilonitrila, 257
clorobenzeno, 94, 305, 320, 321, 541, 551, 575, 790,
865
clorocetato de etila, 513
clorofórmio, 34, 73, 215, 216, 312, 398, 414, 871
clorometiltrimetilsilano, 834, 836
clorônio, 163
clorossilano, 809
clorossulfonação, 292, 293, 299
CMC, 370
CN-, 28, 43, 380, 412, 570, 860, 865
CNO-, 860
CO2 atmosférico, 434
coagulação do sangue, 643
co-catalisador, 167, 170, 172, 179, 181, 467, 522, 636,
838, 843
COCl2, 149
coeficientes orbitalares, 258
cola de madeira, 329
colas de madeira, 301
Collins, 397, 646, 647
combustão completa, 81, 155, 624
Compendex, 891, 892, 893, 894
complexante quiral, 274
complexo de borotrifluoro-éter, 187
complexo de Meisenheimer, 325, 343
945
A. Isenmann
componente carbonílico, 415, 416, 464, 483, 484, 489,
490, 491, 495, 503, 508, 509, 513, 515, 516, 524,
540, 547, 548
componente metilênico, 457, 464, 483, 484, 485, 488,
489, 492, 494, 495, 498, 499, 502, 503, 509, 510,
514, 523, 535, 540, 541, 542, 548, 549, 552
compostos 1,3-dicarbonílicos, 505
compostos alicíclicos, 267
compostos (1,2)-dicarbonílicos, 426
comproporcionamento, 61, 93, 94, 583, 672
com-rotatório, 211, 212, 213, 268
condensação aldólica, 233, 416, 454, 456, 457, 459,
494, 496, 508, 545, 819, 842
Condensação de aciloina, 545, 612
condensação de Henry, 533
condensação de Mannich, 492, 540
condensação de Michael, 522, 523, 542, 553, 554, 555
condensação mista, 412, 482, 501, 508
condensações cruzadas, 458, 466, 482, 499, 529, 571,
794
condições pirolíticas, 123, 146, 182
conservação do spin, 220
conservante, 854
consoante, 567
constante de acidez, 345
constante de Faraday, 100, 625
constante dielétrica, 16, 18, 347, 626
Contergan, 227
contração de anéis, 427
Contração oxidativa, 658
contra-íon, 30, 144, 164, 313, 394, 516
controle cinético, 133, 134, 194, 238, 258, 315, 336,
341, 513, 591, 592, 782, 819, 855, 857
controle termodinâmico, 15, 144, 194, 246, 367, 456,
458, 459, 502, 781, 782, 857
convergente, 563, 574, 579, 580
coplana, 54, 147, 279
copolímero, 78, 175
copolímeros, 173, 190, 532, 628, 841
cor ativa, 57
cor passiva, 57
corante quinóide, 669
corante sensibilizador, 246
corantes, 252, 292, 328, 667, 669, 855, 856, 882
Corey e Enders, 412
Corey e Seebach, 406, 568
Corey-Chaykovsky, 158, 239, 240, 241, 242, 243, 800
Corey-Fuchs, 431, 803
Corey-House, 191, 521, 572, 578, 700, 750, 751, 845
Corey-Seebach, 569
corrosão, 97, 373, 375, 447, 654
COS, 149
Cossee, 172
cozimento de fenol, 294, 333, 863, 885
Cozimento de fenol, 862, 884
Cp, 251, 254, 273, 284, 538, 539, 800
Cr(II), 193, 591, 600
Cr(III), 193, 627
Cracking, 76, 77, 115, 123, 627
Cram, 229, 231, 402, 604, 823
craqueamento, 77, 165, 471, 679, 725, 744
CrCl2, 596
Princípios da Síntese Orgânica
Criegee, 204
Criegée, 252, 651, 664
CrO2Cl2, 639
CrO3, 397, 398, 624, 625, 638, 640, 642, 643, 647, 654,
656
CrO42-, 626, 647
cromita de cobre, 598, 646
CS2, 69, 148, 149, 474
CTF, 32, 33, 34, 35, 118, 618
Cu(I), 110, 192, 219, 250, 251, 521, 633, 634, 864, 865,
866
Cu2O, 642, 655
CuCl2, 636
CuCr2O4, 571, 590, 598, 613, 646
cumarina, 269, 274, 275, 486
cumeno, 94, 95, 97, 102, 126, 427
curing, 99
Curtius, 119, 224, 363, 391, 426, 449
CuSO4, 250
D
D2O, 401
DA inversa, 254
DA regular, 255, 257, 266
DABCO, 460, 528, 529, 798
Darses, 867
Darzens, 223, 516, 517, 799
DBN, 144
DBU, 144, 528, 798
DCC, 363, 364
DDQ, 632, 668
DEAD, 797
dean stark trap, 414
Debye, 768
Decarboxilação, 709
decomposição térmica, 216, 296, 399, 408, 870
degeneração, 281
Degradação, 104, 249, 391, 392, 393, 443
Degussa AG, 97, 374
Denisov, 87
Derwent Innovations Index, 897
desativação, 173, 321, 483, 484, 491, 571
desbromação com iodeto, 597
descarbonilação, 110, 340, 490, 509, 650
descarboxilação, 155, 216, 399, 449, 462, 463, 472,
504, 509, 511, 513, 515, 516, 518, 523, 542, 544,
547, 556, 571, 630, 650, 659, 663
descarboxilações, 109, 456, 513
desconectar, 562, 563, 564, 565, 573, 575, 576, 580
desconexão, 561, 562, 563, 564, 565, 567, 568, 573,
575, 576, 577, 578
Desconexão, 560
desconexção, 563
desconexões, 561, 563, 574, 579
desenxofrimento, 686
Desidração, 182
desidratante, 795
Desidrociclização, 182
desidrogenação, 123, 285, 623, 627
desidrohalogenações, 144
desmercuração, 185, 201, 759
946
A. Isenmann
desproporcionamento, 61, 62, 125, 162, 422, 423, 451,
466, 492, 548, 651, 751, 858
desproteção, 544, 570
desprotonação quantitativa, 187, 412, 502, 503, 514,
544
dessililação, 829
Dessililação, 820
destilação azeotrópica, 414, 415, 497
Detergentes em pó, 772
detergentes sintéticos, 75
deuteração, 314
deuterado, 159, 422
Dewar, 204, 253
D-frutose, 604
diacetato, 486, 639, 646
diácido carboxílico, 472, 540, 541, 549
dialquilboranos, 762
dialquilfosfito, 786
dialquilzinco, 810
Diamidato de fósforo, 774
Diamidita de fósforo, 774
diânion, 186, 441, 453, 473, 668
diastereoisômeros, 205, 226, 227, 232, 235, 238, 604,
629, 673, 782
diazabiciclooctano, 460
Diazald, 384, 869, 870, 871, 876, 882
diazo, 232, 448, 785, 802, 804, 852, 858, 862, 866, 868,
869, 872, 873, 874, 884
diazoalcano, 802, 869, 874, 876, 877, 879
diazoalcanos, 216, 217, 251, 868, 869, 871, 875, 879,
880
diazoamino, 884
diazoaminobenzeno, 857
diazoanidrido, 859, 869, 882, 884
diazoanidridos, 859, 866
diazoazida, 860
diazocarbonila, 873
diazocarboxílicos, 387
diazocetona, 387, 426, 876, 877
diazocianeto, 855
diazociclopentadieno, 875
diazoidróxido, 859
diazomalonéster, 872, 873
diazometano, 216, 222, 251, 384, 387, 391, 865, 868,
869, 870, 871, 872, 875, 876, 877, 879, 880, 882,
886
diazônio, 39, 140, 143, 251, 291, 296, 308, 316, 333,
341, 852, 853, 854, 855, 858, 859, 862, 863, 864,
865, 867, 868, 872, 882, 883, 884, 885
diazossulfonato, 858
diazotada, 857
diazotamento, 291, 292, 852, 853, 854, 860, 872
diazotato, 859, 869, 871, 884
diazotatos, 292
DIBAL, 591, 725, 731
DIBAL-H, 591
diborano, 591, 761, 762, 767
dibutiléter, 432
diceteno, 388, 389
dicetenos, 473
dicetona, 267, 462, 515, 539, 544, 657
diclorocarbeno, 34, 215, 216, 312, 389
Princípios da Síntese Orgânica
dicloroceteno, 389, 443, 448
diclorometileno, 34, 869, 871
Dieckmann, 460, 461, 472, 474
Diels, 149, 155, 204, 205, 210, 229, 233, 248, 252, 253,
254, 255, 256, 259, 266, 269, 277, 278, 331, 493,
549, 573, 864
dieno, 132, 155, 211, 212, 252, 253, 254, 255, 256, 257,
258, 262, 266, 269, 277, 443, 592, 593
dienófilo, 155, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259,
266, 269, 277, 331, 443, 864, 879
diéster, 375, 473, 509, 514
diésteres, 473
diethylazodicarboxilato, 797
dietilamida de lítio, 501
dietilaminoacetonitrila, 500
dietilenoglicol dimetiléter, 32, 610
dietilenoglicol-dimetiléter, 588
dietiléter, 146, 181, 434, 440, 854, 870
Dietilmalonato, 506, 507, 508
dietilsulfato, 146
dietiltartarato, 237
difenilceteno, 387
difenildiazometano, 874
difenilmetilítio, 809
diffusion control, 58
Difosfenos, 798
difosfinas quirais, 789
dig, trig ou tet, 475
diglime, 32, 33, 588, 602, 610, 614, 664
dihaleto geminal, 222, 638
di-haleto geminal, 184
dihaleto vicinal, 163
dihaletos geminais, 638
diimida, 587, 588, 591
diisocianatos, 392
diisopropilamideto de lítio, 484, 495, 716
diisopropilamina, 192, 484
diluição, 461, 470, 471, 472, 473, 474, 625
dimedona, 524, 525
dimerização, 60, 165, 167, 182, 269, 275, 388, 389,
394, 449, 467, 529, 549, 600, 791
dimetilalquilamina, 607
dimetilamina, 152, 526, 542, 547, 608
dimetilanilina, 327, 616
dimetilformamida, 136, 305, 591, 597, 606, 796
dimetilsulfóxido, 31, 240, 649, 670
dimetoxietano, 432
Dimroth, 432
Dinitrila do ácido malônico, 505, 507
dinitrilas, 472
dinitrobenzeno, 884
Dinitrometano, 505
diol geminal, 99, 403, 638, 658
dioxano, 408, 434, 657, 664
dióxido de manganês, 626
Dióxido de selênio, 633, 651
dioxo-tiirano, 155, 156
DIPAMP, 789
diplumbanos, 741
dipolarófilo, 247, 250, 879, 880, 886
Disconnection, 557, 560
Disconnection approach, 560
947
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
dis-rotatório, 211, 213, 268, 271
dissipação, 84, 127
dissociação heterolítica, 16, 27, 64, 341
dissociação homolítica, 16, 27, 63, 64, 637
dissulfeto, 149, 620, 670
dissulfetos, 620
distância interatômica, 134, 584, 768
distribuição de Maxwell-Boltzmann, 56
ditiofosfatos de zinco, 775
Ditionita de fósforo, 774
D-manita, 604
DME, 432, 712, 715
DMF, 31, 32, 136, 305, 361, 398, 486, 591, 596, 597,
606, 796, 842
DMPA, 528
dmpe, 691
DMSO, 31, 32, 44, 45, 240, 384, 512, 646, 649, 650,
670, 790
DNA, 338, 523, 769, 770, 772
DNP, 601
Doering, 204
D-sorbita, 604
duplamente ativado, 459, 464, 483, 491, 503, 505, 510,
513, 514, 516, 524, 540, 541, 547, 549, 550, 551,
553, 554, 562
duplamente ativados, 423, 462, 506, 512, 514, 523, 541,
550, 551, 552, 860, 872
duplas-ligações acumuladas, 134, 226, 392
duplas-ligações isoladas, 131, 338, 339
duroplásticos, 842
E
E.O. Fischer, 218
E1cB, 141, 143, 153, 158, 200, 714
efeito auto-catalítico, 57
efeito de gel, 58
Efeito de peróxido, 73
efeito indutivo, 46, 53, 109, 316, 318, 337, 342, 438,
439, 494, 783
efeito isotópico, 140, 331
efeito mesomérico, 51, 316, 318, 337, 342, 438, 522,
566
Einstein, 116, 126
electron paramagnetic ressonance, 643
electron withdrawing group, 568, 783
Electron Withdrawing Group, 245
eletrocíclicas, 3, 149, 150, 160, 204, 205, 207, 220, 222,
229, 253, 260, 266, 267, 268, 279, 312, 331, 333,
386, 474, 475, 799, 855, 879
eletrófugo, 150, 151, 152, 333
eletrólise, 394, 467, 663, 664
eletronegatividade, 14, 41, 43, 163, 219, 273, 316, 326,
342, 344, 349, 354, 436, 438, 444, 452, 532, 555,
582, 666, 682, 761, 764, 768, 769, 770, 806, 807,
820, 852, 898, 900, 901
eletronegatividade de grupos, 685
elétrons desemparelhados, 61, 109, 219, 273, 433, 469,
589
elétrons solvatados, 467
eliminação de Cope, 147, 149, 194, 195, 262, 666
eliminação de Hofmann, 39, 493
eliminação sin, 779, 834
eliminação β, 15, 28, 42, 50, 95, 129, 136, 137, 139,
141, 144, 150, 151, 153, 155, 158, 159, 194, 309,
401, 405, 413, 415, 435, 526, 542, 638, 645, 689,
693, 714, 720, 724, 726, 743, 751, 804, 863
eliminações cis, 146, 147, 149, 229, 267, 386
eliminar a atividade prótica, 816
Elschenbroich, 679
Elsevier, 892, 894
emulsão, 370, 447
emulsina, 407
enamina, 400, 410, 412, 413, 414, 461, 483, 496, 497,
498, 500, 523, 527, 528, 542, 544, 547, 571, 660
enaminas, 405, 412, 414, 451, 496, 497, 498, 527, 531,
780
enanciômeros, 225, 226, 227, 232, 234, 235, 236, 237,
443, 545, 604, 673, 789, 880
endiol, 91, 400
Endurecimento, 80
energia de afinidade, 16
energia de ionização, 16, 900
energia térmica, 56, 130, 281, 315
energias das ligações covalentes, 63, 100, 898, 901
eno, 25, 109, 148, 150, 266, 269, 277, 834
enol estabilizado, 496
enolato, 45, 119, 385, 399, 400, 412, 424, 425, 430,
431, 454, 455, 456, 460, 462, 480, 482, 484, 486,
494, 496, 498, 500, 502, 503, 510, 511, 512, 515,
516, 521, 523, 526, 534, 550, 551, 552, 660, 783,
818, 819, 820, 849, 857, 860, 861, 874, 877
enolendo, 480, 481, 482
enoléster, 389
enoléter, 405, 443, 474, 483, 498, 499, 501, 523, 545,
547, 571, 801
enoléteres, 405, 443, 451, 496, 497, 498, 499
enolexo, 480, 481, 482
enolizáveis, 422
enolizável, 413, 496, 546
enonas, 241, 791
Entalpia livre de Gibbs, 625
entalpia-padrão, 687
entalpias de dissociação, 63, 66, 689
Entgegen, 131
Envelhecimento, 80
envenenado, 184, 590
enzimas, 232, 234, 405, 670
EPDM, 171
epoxidação, 204, 224, 225, 232, 233, 236, 239, 241,
243, 269, 274, 800
epóxido, 162, 224, 225, 274, 438, 517, 569, 602, 629,
651, 658, 797, 799
epóxidos, 38, 162, 232, 238, 242, 243, 467, 516, 568,
570, 602, 802, 831, 877
Equação de Nernst, 586, 625
Equivalente sintético, 561, 569
equivalentes sintéticos, 561, 562, 563, 567, 568, 571,
575
ERG, 255, 258
eritro, 231, 782, 834
ESCA, 585
Eschweiler-Clarke, 413, 588, 606, 607, 608, 609, 673
escorbuto, 91
948
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
ESIPT, 88
espalhamento, 84, 783
espectrômetro de massas, 107, 108, 109, 149, 205, 217,
254, 266, 269, 278
espinelo, 598
espuma, 392, 447
estabilidade dos radicais, 54, 596
estabilização por ressonância, 67
estabilizantes, 60, 82, 83, 85, 88, 89, 97
estado fundamental, 60, 66, 79, 208, 209, 217, 243,
244, 246, 261, 268, 269, 272, 275, 281, 284, 671,
761
estanano, 594, 595
estanho, 60, 180, 737, 738, 739, 744, 745, 746
éster do ácido carbônico, 490
éster do ácido malônico, 511, 513
éster glicídico, 222, 516, 517, 518
éster malônico, 463, 490, 494, 513, 514, 515, 551
éster succínico, 503
estereorregularidade, 195, 200
estereosseletividade, 184, 213, 231, 232, 248, 258, 421,
449, 781, 873, 877
ésteres do ácido carbônico, 483, 490
ésteres malônicos, 490
esterificação, 35, 365, 374, 375, 384, 601, 770, 875
esteróide, 105, 107
esteróides, 105, 527, 553, 651
estireno, 78, 95, 168, 179, 183, 232, 628
etano, 63, 66, 134, 135, 136, 182, 349, 761
etanolamina, 517
Etard, 639
eteno, 129, 134, 135, 349
Éter dietílico, 432
éter vinílico, 265
éteres de coroa, 31, 32, 33
etilbenzeno, 183
etileno, 108, 129, 130, 136, 146, 165, 166, 171, 178,
179, 183, 423, 517, 628, 636
etilenoglicol, 32, 450
etilfenilcetona, 578
etilviniléter, 466, 499, 500, 545
etinilação, 190, 532
Etinilação, 190, 201
etino, 134, 135, 349
EtONO, 854
etóxido, 137, 423, 424, 430, 491, 511, 514, 550
eutrofização, 772
EWG, 245, 255, 259, 505, 506, 509, 568, 797, 872
excesso diastereoisomérico, 227
excesso enanciomêrico, 227, 232, 797
exocíclico, 257, 493
explosão térmica, 58, 63, 82
explosões isotérmicas, 82
extinção, 82, 91, 439
extrator, 456, 457
F
Fache, 609
fácil separação do catalisador, 587
fase, 16, 17, 29, 33, 34, 53, 56, 58, 59, 61, 66, 68, 69,
73, 108, 110, 114, 118, 125, 126, 145, 146, 161,
162, 172, 175, 179, 206, 289, 357, 362, 367, 370,
373, 417, 419, 446, 447, 507, 522, 587, 599, 626,
627, 642, 670, 866, 872, 882
Favorskii, 156, 427, 429, 430, 659, 803
Fe(II), 552, 633
Fe/HCl, 616
FeBr3, 294
fedidas, 418
Fehling, 655, 921
Felkin, 231, 402
fenantreno, 319
Fenilacetilacetona, 507
fenilazida, 250, 332, 860
fenilésteres, 263
fenilidrazina, 411, 855, 858, 859, 882
fenilidrazinassulfonato de sódio, 858
fenilidrazonas, 411
fenilítio, 334, 569, 779, 787
fenilsulfona, 157
fenóis, 90, 127, 293, 294, 295, 299, 305, 311, 336, 374,
401, 434, 494, 597, 601, 817, 857, 875, 886
fenonas, 661
fenóxido, 292, 301, 313, 342
fenoxitrimetilsilano, 817
Fenton, 81, 93, 654, 664
FERMO, 45, 209, 521, 686
feromônio, 470
Ferrato, 646, 647
fertilizante, 772
FGA, 561, 571, 572, 573, 611
FGI, 256, 257, 300, 561, 568, 573, 577, 795
fibra, 668, 856
FINEP, 897
Finkelstein, 20, 53
Fischer, 218, 219, 220, 221, 226, 229, 269, 273, 274,
286, 655, 834, 854, 858, 860, 874, 883
Fischer-Tropsch, 679
fish hooks, 61
fisissorção, 585
fixação do enol, 818
FIZ Karlsruhe, 896
flexibilidade estrutural, 421
flotação, 769
flúorbenzeno, 885
fluoresceina, 662
fluorescente, 619
fluoreto de sal de amônio quaternário, 820
fluoreto de tetrabutilamônio, 817, 824
força eletromotriz, 625, 650
formaldeído, 152, 300, 301, 302, 303, 304, 329, 408,
409, 415, 423, 488, 489, 491, 492, 494, 495, 500,
525, 526, 540, 547, 548, 571, 606, 607, 608, 616,
787, 826, 827, 828
formalina, 422, 606, 677
formamida, 381
formiato, 215, 423, 489, 606, 607, 608
formilação, 489, 606
fosfano, 773, 787, 788, 790
fosfanos, 770, 788
fosfaoxetano, 779, 785, 793
fosfatidilcolina, 775
fosfato, 408, 771, 772, 773, 775, 793, 794
949
A. Isenmann
fosfato de cálcio, 408
fosfatos, 769, 772, 777
fosfina, 232, 460, 619, 773, 777, 779, 788, 789, 790,
791, 792, 795, 797, 849
Fosfina, 774
Fosfinamida, 774
fosfinas, 528, 529, 618, 777, 778, 788, 789, 790, 791,
792
fosfinato, 773, 776
Fosfinato, 774
fosfinita, 773
Fosfinita, 774
fosfinitos, 788
fosfinóxido, 619, 773, 787, 791
Fosfinóxido, 774, 787
fosfinóxidos, 226, 780, 784, 787, 790
fosfito, 773, 792, 793, 795
Fosfito, 774
fosfitos, 777, 788, 791, 795
Fosfoditionato, 774
fosfol, 790
fosfona, 788
Fosfonamida, 774
Fosfonamidato, 774
fosfonato, 773, 776, 783, 784, 785, 786, 792
Fosfonato, 774
fosfonatos, 776, 777, 783, 784, 792, 795
fosfônio, 257, 778, 779, 781, 782, 783, 787, 788, 789,
790, 791, 803
fosfonita, 773
Fosfonita, 774
fosfonitos, 788
Fosforamida, 774
fosforanos, 787, 788
fosforila, 792
fosforilação, 769, 794
fosforileno, 778, 779, 799
fosforilenos, 780
fosforilídeo, 778, 779, 781, 783, 784, 799
fosforino, 798
Fosfotionato, 774
fosgênio, 149
foto-oximação, 100
fotoquímica, 56, 100, 217, 243, 244, 263, 266
fragmentação, 150, 151, 152, 266, 269, 278, 333, 443,
627
fragmento benzílico, 575
frases R e S, 558
Freiburg, 777
Frey, 204
Friedel-Crafts, 94, 183, 284, 296, 297, 298, 299, 301,
304, 305, 322, 342, 381, 398, 448, 474, 609, 627,
661, 832
Fries, 263, 264, 265, 270, 278, 304, 312
frutas azedas, 91
ftalato de dietila, 372
ftalimida, 48, 121, 369
Fukui, 45, 204, 521
Fukuyama, 192
fulminatos, 392
função de onda, 206, 280
função mascarada, 256
Princípios da Síntese Orgânica
Funcional Group Interconversion, 256
Functional Group Addition, 561
Functional Group Interconversion, 300, 561
fungicida, 739, 759
fungizidas, 769
furano, 291, 305, 322, 331, 594
Fürstner, 721, 830
G
Gabriel, 48, 114, 121
gaiola de solvente, 24, 104, 346, 433
gás carbônico, 104, 127, 342, 391, 392, 440, 515, 607,
624, 637, 803
gás cianídrico, 406
gás hilariante, 536
gasolina, 61, 85, 165, 182, 735, 740, 743, 744
Gaspar, 222, 865, 881
Gattermann, 304, 305, 342, 398
Gattermann-Koch, 304, 305, 342, 398
géis inorgânicos, 805
General Motors, 744
germânio, 684
Gewald, 416
Gilman, 750
Glaser, 191, 636
glicerina, 96, 370, 373, 447
glicina, 776, 869, 872
glicóis, 397, 628, 651
glicose, 228, 405, 451, 825
glifosato, 776
glime, 664, 692
glioxal, 637
glufosinato, 776
Gold Book, 773
Goldfinger, 71
Gomberg, 859, 866, 867, 868, 882, 884
Gomberg-Bachmann, 866
Goodyear, 670, 726
gordura, 33, 97, 370, 373, 427, 447
gorgoneno, 836
Graham, 432, 772
gramina, 494, 542
green chemistry, 608
Grignard, 110, 153, 186, 230, 306, 308, 327, 379, 382,
396, 398, 412, 432, 433, 434, 435, 436, 437, 438,
439, 440, 441, 444, 450, 452, 453, 504, 520, 521,
564, 565, 568, 573, 574, 576, 595, 602, 615, 616,
671, 715, 750, 761, 778, 790, 834, 836, 898, 922
Group Transfer Polymerization, 837, 842
Grubbs, 177
grupo acila, 75, 263, 278, 298, 299, 352, 353, 354, 355,
364, 365, 418, 446, 458, 489, 533
grupo metilol, 301
grupo nitrosil, 853
grupo protetor, 404, 442, 447, 450, 466, 493, 499, 501,
509, 561, 571, 574, 599, 602, 805, 874
grupos ativantes, 818
grupos bloqueadores, 818
grupos protetores, 234, 376, 379, 406, 414, 499, 645
GTP, 167, 837, 838, 841, 842, 843
guerra mundial, 136, 776
950
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
guttapercha, 532
H
H2/Pd, 602, 609
H2Cr2O7, 626
H2O2, 81, 147, 197, 224, 246, 249, 294, 427, 517, 654,
662, 665, 669, 670
H2PtCl6, 809
H2SeO4, 639
H2SO5, 75, 667
H3PO4, 37, 145, 404, 429, 770
H5IO6, 631
H9O4+, 346
Halcon, 95
haleto de vinila, 184
haletos geminais, 398
haloéteres, 153, 403
halofórmio, 424, 427, 506, 515, 562, 659, 660
halogenação radicalar, 63
halossilano, 808
HALS, 85, 86, 87, 127, 718
Hammett, 321, 371
Hammond, 66, 67, 68, 114, 122, 163, 288, 336, 341
Hammond-Polanyi, 66, 67, 68, 122, 288, 336, 341
Handbuch der organischen Chemie, 895
Hantzsch, 416
Hard and Soft Acids and Bases, 40, 686
Hartwig, 309
HBF4, 854
HBr, 38, 39, 65, 71, 72, 73, 74, 116, 124, 125, 139, 144,
267, 294, 401, 519, 520
Heck, 192, 193, 306, 307, 308, 309, 310, 336, 522, 679,
686, 867
Heissenberg, 206
Hell-Volhard-Zelinsky, 385, 394
hemiacetais, 403
hemiacetal, 99, 405
Hepp, 854, 883
heptano, 165, 181, 627
herbicida, 776
herbizidas, 769, 776
heterocupratos, 749
hexaalquildissiloxano, 833
hexametilenotetramina, 409
Hexametilfosforotriamida, 774
Hexamina, 300
Hg(II), 160, 161, 311
Hg(OAc)2, 197, 201, 311, 632
HgO, 869, 874
hidrazida, 375
Hidrazida, 351
hidrazina, 298, 375, 387, 410, 448, 587, 588, 610, 858,
871, 874, 877
hidrazo, 601, 853
hidrazobenzeno, 617
hidrazona, 375, 387, 402, 410, 588, 860, 861, 862, 873,
874
hidrazonas, 410, 860, 869, 874
hidreto de diisobutilalumínio, 591
hidreto de lítio e alumínio, 589
hidreto de tributilestanho, 594
hidretos metálicos, 435, 603, 611, 613, 621
hidroaluminação, 723, 724, 731
hidroboração, 160, 589, 591, 686, 706, 738, 754, 757,
760, 761, 762, 763, 764, 765, 767, 809
hidroestanamento, 737, 738
hidrofóbica, 467, 626
hidrofobizados, 447
hidrofobizar, 816
Hidrogenação, 184, 232, 592
hidrogenólise, 184, 593, 596, 598, 620
Hidrogenólise, 595, 598
hidrólise, 21, 24, 27, 50, 94, 99, 151, 152, 166, 184,
187, 201, 249, 252, 276, 305, 327, 363, 366, 370,
371, 377, 378, 380, 383, 384, 399, 403, 404, 405,
412, 414, 418, 426, 435, 439, 453, 462, 463, 499,
513, 514, 536, 542, 544, 556, 595, 608, 616, 619,
629, 638, 657, 665, 691, 765, 766, 768, 775, 799,
803, 805, 822, 843, 861
hidrometalação, 692, 708, 709, 720, 737, 810
Hidrometalação, 705
hidroperóxido, 81, 94, 95, 99, 638, 671, 766
hidroperóxidos, 81, 95, 96, 427, 434, 664
hidroplumbação, 748
hidroquinona, 60, 339, 669
hidroquinonas, 90, 342
hidrossililação, 809, 810
Hidrossililação, 808, 809
hidroxibenzotriazona, 364
hidroxicarboxamida, 421
hidroxicetona, 400
hidroxilamina, 102, 291, 410, 426, 429, 657, 666, 667
hidroxilimina, 102
hidroximercuração, 160, 161, 164, 185, 195
Hidroximercuração, 160, 633
hidroximetilação, 301, 302, 303
hidroxissilano, 834
hidroxissilanos, 811, 833, 834, 835
high throughput screening, 420
high-spin, 59
higroscópico, 639
Hinsberg, 49, 367, 368, 442, 446
hiperconjugação, 46, 47, 142, 316, 317
hipoclorito, 70, 246, 294, 648
HLF, 105, 106
HMPA, 31, 774
HMPT, 31, 512, HMPA
HNO2, 290, 426, 657
HNO3, 101, 120, 288, 289, 290, 296, 640, 654, 656,
670, 853
Hoechst, 75, 116, 126
Hoesch, 304, 305, 342, 398
Hoffmann, 200, 204, 210, 212, 213, 216, 243, 245, 333,
389, 542, 881
Hofmann, 105, 117, 119, 128, 141, 142, 143, 144, 195,
200, 201, 263, 267, 327, 392, 426, 449, 775, 781
Hofmann-Löffler-Freytag, 105, 117, 128
HOMO e LUMO, 207
homocupratos, 749
homolítica, 53, 54, 55, 74, 76, 77, 125, 260, 263, 630,
654, 864, 866
homologação, 777, 785, 845, 876, 879
homo-metatese, 177
951
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Horner, 508, 776, 777, 778, 780, 783, 784, 785, 787,
803, 833, 925
Horner-Emmons, 508
Horner-Wadsworth-Emmons, 776, 778, 783, 785, 803,
833
Horner–Wadsworth–Emmons, 777
Horner-Wittig, 780
Hosomi-Sakurai, 523, 829, 831, 845, 849
Houben-Weyl, 888
HSAB, 40, 41, 521, 686
Hückel, 204, 205, 279, 282, 284, 335, 338, 343
Huisgen, 204, 250, 860
Hüls, 723
Hund, 208, 282
Hüning, 463, 539, 544
Hunsdiecker, 23, 54, 104, 116, 120, 393, 426, 449, 630,
663
HVZ, 402
HWE, 778, 781, 783, 784
I
I3-, 664
ileno, 177, 778, 779, 799, 807, 833
ileno-ilídeo, 177, 807
ilídeo, 225, 239, 240, 619, 778, 779, 780, 781, 782, 783,
799, 800, 802, 803, 833, 836, 853
ilídeos, 154, 189, 224, 239, 781, 782, 783, 784, 799,
802, 833, 836
Ilídeos de carbonila, 802
Ilídeos do nitrogênio, 802
imenos, 223
imidazol, 817
Imido, 684
Imidoéster, 352
imina, 369, 400, 402, 410, 412, 413, 461, 475, 524, 529,
607, 608, 677, 786
imínio, 259, 263, 492, 547, 550, 796, 802, 821, 826,
828
imônio, 411, 417, 419, 492, 496, 607, 826
impedimento peri, 318
in vivo, 460, 495, 619
incêndio, 372, 433, 611, 691
indazol, 252
índice de não-uniformidade, 175
índice de octano, 165
Indigo, 80
índigo, 662, 669
indol, 494, 542, 860, 882
indução assimétrica, 229, 402, 604, 823
Indução assimétrica, 227, 229, 402
Ingold, 15, 21, 131, 617, 834
inibidor, 60
iniciação, 56, 58, 61, 65, 71, 82, 93, 105, 115, 124, 169,
181, 407, 633, 664, 671, 866
iniciação catiônica, 169, 181, 407
iniciador, 54, 55, 56, 59, 62, 63, 70, 77, 78, 79, 80, 81,
124, 125, 126, 167, 169, 654, 838
inserção, 81, 159, 166, 171, 172, 173, 175, 176, 177,
178, 191, 199, 214, 221, 222, 223, 224, 268, 273,
517, 603, 880, 881
inseticidas, 769, 770, 880
Inter System Crossing, 221
Interconversão de grupos funcionais, 561
inversão da polarização, 450, 504, 566, 568, 797, 803
inversão de Walden, 478
iodação, 295, 425
iodeto de metila, 39, 148, 493, 607, 795, 825
iodeto de trimetilsilil, 810
iodeto/amido, 96, 664
iodofórmio, 425
ISC, 221
isobutano, 182
isobutileno, 165, 168, 169, 182, 408
isocianato, 45, 392, 393, 449
isoflavanona, 269
isomeria alílica, 51
isomerização alílica, 25, 51, 65, 633
isômeros dos diazoalcanos, 868
isonitrila, 45, 417, 418, 419, 421, 779
iso-octano, 165
isopreno, 172, 176, 177, 408, 532, 670, 708, 710, 711,
716, 726
isoprenóide, 824
isopropanol, 138, 604
isopropila, 317
isopropóxido de alumínio, 604
isotacticidade, 175, 200
isotáctico, 172, 199
isotiocianato, 860
isovalentes, 837
IUPAC, 16, 17, 18, 24, 54, 58, 60, 61, 99, 139, 140,
141, 389, 586, 834, 890
J
JACS, 893
Japp-Klingemann, 463, 860
Jeffery, 308, 309, 522, 867
JOC, 893
Journal of Organic Chemistry, 369, 619, 893
JST, 896
Julia, 157, 239, 779, 799, 833
K
K2FeO4, 647
Kabachnik-Fields, 417, 777, 786
Kaminsky, 172, 727
Kasprzyk, 487
KCN, 412, 465, 501
Kekulé, 286, 287, 318
Kenner, 601, 869, 871
Kharasch, 73, 75, 76
Kharasch-Sosnovsky, 76
Kharash-Sosnovsky, 633, 634, 673
KHSO4, 144
Kindler, 416, 656, 660, 661
Kirk-Othmer, 888
Kishner, 298, 410, 413, 464, 588, 610, 873, 921
KMnO4, 120, 252, 276, 285, 300, 398, 624, 625, 628,
631, 637, 640, 645, 651, 654, 656, 670, 673
Knochel, 757, 758
952
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Knoevenagel, 233, 416, 483, 505, 508, 513, 541, 547,
551
Knowles, 216, 232
Kolbe, 31, 32, 110, 313, 342, 378, 382, 394, 449, 467,
663, 664
Kumada-Corriu, 307
Kurroll, 772
L
lacrimogêneos, 426
lactama, 102, 351, 400
lactona, 26, 350
Ladenburg, 538
Lambert-Beer, 88
L-aminoácidos, 228, 412
LAMMA, 585
lâmpada de ceteno, 387, 448
Larock, 153, 160, 888
Laser, 208, 585
látex, 620, 670
LCAO-MO, 130, 206, 220, 281
LDA, 412, 484, 495, 501, 502, 503, 526, 538, 569, 716,
783, 818
L-dopa, 789
Le Chatelier, 771
lei da micro-reversibilidade, 216
Lei de frequência-limite, 126
Lemieux, 630, 631, 653
Lenard, 126
Leuckart-Wallach, 413, 605, 606, 607, 923
Leuckert-Wallach, 588
leuco-base, 80
Li/t-BuOH, 595
LiAlH(OC(CH3)3)3, 398
LiAlH4, 240, 325, 354, 382, 469, 511, 531, 589, 590,
595, 597, 602, 603, 612, 613, 614, 616, 620, 780,
921
ligação de hidrogênio, 29, 30, 103, 346, 463, 506
ligações glicosídicas, 405
ligantes, 14, 19, 22, 27, 30, 41, 49, 119, 150, 173, 192,
213, 217, 219, 226, 228, 232, 237, 238, 248, 274,
275, 283, 308, 316, 319, 342, 343, 354, 380, 422,
495, 532, 584, 587, 788, 789, 838, 852
ligantes ansa, 727
Lindlar, 184, 590, 614
linear free energy relationship, 371
língua estrangeira, 889
linhaça, 82, 97
lipofílicos, 447
Lipshutz, 752
lisina, 102, 117, 128
living polymerization, 841
Lochmann-Schlosser, 704, 844, 847
Lombardo, 802
Longuet-Higgins, 204
Lossen, 119, 393, 426, 449
lubrificantes, 166, 167, 770
Luttinger, 188
luz polarizada, 226, 373
luz UV, 55, 56, 57, 70, 71, 74, 79, 83, 100, 104, 108,
120, 125, 205, 209, 210, 212, 223, 244, 262, 263,
268, 269, 271, 277, 281, 295, 638, 766, 880
M
maciez, 33, 42, 43, 44, 113, 117
macio, 34, 40, 41, 42, 43, 44, 52, 119, 512, 513, 520,
521, 523, 528, 595
macro-monômero, 842
Maddrell, 772
magnesiatos, 723
Maio, 73
Malaprade, 631, 653
malationa, 775
malonato de dietila, 508, 513, 541, 542, 551, 555, 874
manganês, 193, 626, 631, 646, 648, 651, 673
Mannich, 152, 233, 303, 304, 402, 412, 413, 414, 415,
416, 491, 492, 493, 494, 495, 500, 526, 540, 542,
547, 549, 553, 555, 571, 606, 607, 786, 796, 826,
925
MAO, 727, 728, 729
marcações isotópicas, 159
March, 621, 643, 888
Markovnikow, 73, 79, 124, 160, 161, 163, 164, 184,
185, 201, 267, 764, 767, 790, 791
Markownikov, 578
mascarar, 570
massa reduzida, 314, 340, 939
Material de partida, 393, 560
Matsuda-Heck, 308
McKillop, 312, 658
McLafferty, 108, 109, 110, 266, 269
McMurry, 177, 468, 469, 474, 537, 686, 777, 800, 890,
924
MCT, 897
MDI, 392
Me3SiCl, 473, 819
Me3Si-CN, 501
medicinal, 226, 227, 420, 786
Meerwein, 604, 650, 686, 865, 921
Meerwein-Ponndorf-Verley, 604, 650, 686, 921
meia-vida, 56, 59, 217, 220, 268, 330, 436, 715
meio-ambiente, 118, 769, 896
melamina, 328, 329, 409
menadion, 643
mercaptano, 34, 42, 620
mercaptanos, 29, 49, 60, 90, 316, 523, 669, 670, 898
Merck, 361, 558, 890
mercuração, 284, 311, 635, 636, 686, 705, 759
mercúrio, 104, 116, 160, 161, 185, 201, 216, 311, 578,
586, 689, 704, 705, 732, 753, 759, 760, 767, 874
mercurônio, 160, 161, 185, 201
Merryfield, 420, 599
mesilato, 36, 37
mesitila, 691, 869, 871
meso, 226, 545
mesomeria, 51, 109, 132, 150, 248, 254, 287, 303, 316,
318, 319, 320, 345, 400, 402, 430, 505, 510, 515,
519, 534, 635, 778, 779, 783, 855, 868, 869
metacrilatos, 558, 842
metacrílico, 169, 493, 558, 837
953
A. Isenmann
metafosfatos, 772
metais paramagnéticos, 55
Metalação, 702, 750
metalocenos, 172, 181, 284
metatese, 172, 177, 178, 179, 180, 181, 195, 220, 268,
800
Metatese, 177, 700
metatese cruzada, 177
metepa, 774
Methods in Organic Synthesis, 894
metilcetona, 184, 185, 425, 657
metilcetonas, 185, 406, 425, 427, 655, 656, 659, 676,
879
metilenação, 801, 836
metilenações, 469
metilenopropriolactona, 389
metilítio, 711, 712, 715, 801, 820
metilmetacrilato, 837, 839
metilvinilcetona, 522
metóxido, 27, 137, 138, 372, 373, 442, 619, 786
Mg(OH)2, 515
MgBr2, 432, 433, 435
MgI2, 432
Michaelis -Arbuzov, 788
Michaelis-Arbusov, 686, 790, 792, 793, 795, 849
Michaelis–Arbusov, 778
Michaelis-Arbuzov, 777
Michaelis-Becker, 795
microondas, 369, 417, 420, 533
Midgley, 744
mineração, 769
mistura bifásica, 175, 447
mistura racêmica, 22, 23, 163, 227, 234, 235, 236, 366,
449
Mitsunobu, 36, 791, 796, 797, 798
Miwa, 803, 804
Mizoroki-Heck, 307
MMA, 837, 839, 840, 841
Mn(II), 276, 552, 626, 627
MnO2, 296, 648, 673, 676
moderação, 304
moderar a polarização, 816
molécula alvo, 389, 510, 574
Molécula alvo, 560
mole-mole, 45, 452, 534, 686
momentum, 768
Mona Lisa, 256
monoalquilboranos, 762
monofosfano, 136
monômero vinílico, 77
monóxido de carbono, 190, 191, 202, 215, 418, 490,
624, 768
monóxido de nitrogênio, 100, 101
montmorillonite, 467
morfolina, 497, 660, 664
Mozingo, 568, 611
MPV, 604
Müller, 100, 786, 808, 878
Mullikan, 900
muscona, 470
Princípios da Síntese Orgânica
N
N,N´-diciclohexiluréia, 364
N=N-C=O, 862
N2H2, 587, 588
N2H4, 587, 588, 617
N2O, 536
N2O3, 121, 853, 867, 871, 882, 883
N2O5, 657
N3-, 43, 380, 391, 859, 860, 865
Na/C2H5OH, 595
Na2HPO4, 771
NaB(OH)4, 766
NaBH4, 161, 201, 300, 531, 603, 610, 612, 767
naftalina, 319, 323
naftol, 882, 884
NaH, 502, 503, 783, 818, 834
NaH2PO4, 771
NaHSO3, 406, 858
NaIO4, 630
Nalco, 742
N-alcóxido, 87
N-alquilação, 527, 609
N-aminóxido, 147
NaNH2, 502
NaNO2, 36, 121, 341, 883
NaOCl, 105, 246
Natta, 19, 169, 170, 171, 172, 178, 188, 191, 199, 691
NBR, 190
N-bromossuccinimida, 70, 648
NBS, 70, 71, 72, 73, 116, 126, 156, 646, 648
n-BuLi, 501, 699, 701, 702, 704, 710, 715, 803
n-butano, 182
Nef, 381, 535, 536, 569, 665
Negishi, 307, 308, 757, 758, 810
negro de fumo, 85
neopentila, 20, 53
Newman, 197, 229, 230, 231, 235, 823
Nguyen Trong Anh, 231, 402
N-hidroxisuccinimida, 364
nicotinamida, 327
níquel, 169, 190, 191, 202, 222, 307, 387, 406, 586,
611, 616, 620
nitração, 110, 288, 289, 290, 292, 299, 320, 321, 322,
616, 640, 667
nitrenos, 223, 224
nitrila, 45, 135, 349, 377, 378, 379, 380, 381, 398, 407,
412, 418, 439, 444, 445, 448, 453, 461, 465, 475,
518, 583, 613, 615
nitrilas, 31, 151, 305, 377, 378, 379, 380, 382, 398, 440,
441, 443, 448, 461, 472, 490, 503, 587, 612, 613,
614, 615, 781, 898
Nitriloacetato de etila, 508
nitrito, 39, 45, 290, 336, 555, 657, 853, 854, 857, 864,
884
nitrito de sódio, 39, 290, 336, 555, 657, 854, 857
nitritos, 104, 410, 860, 865
nitro, 45, 257, 289, 290, 291, 316, 325, 400, 469, 494,
506, 533, 534, 535, 536, 537, 570, 588, 608, 612,
616, 618, 622, 665, 666, 667, 898
nitroalcanos, 484, 533, 535, 665
nitroanilinas, 618
954
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
nitrobenzeno, 669
nitrometano, 31, 289, 534, 535
Nitrometano, 505
nitronato, 534, 536, 537, 542
nitrônio cátion, 288, 289, 290
Nitrosacilalquilamina, 869
nitrosamento, 290, 291, 296, 424, 426, 854
nitrosamidas, 869, 872
nitrosamina, 854, 883
nitrosaminas, 291, 341, 854, 860
nitrosil, 39, 105, 290, 291, 426, 657, 853, 855
nitrosil cátion, 290, 555
nitroso, 101, 105, 259, 290, 291, 400, 426, 536, 570,
608, 667, 867, 868, 870, 871
Nitrosometiluréia, 869
Nitrosometiluretano, 869
N-metil formanilida, 306
N-metilpirrolidona, 31, 136, 501
NMP, 31, 136
Nobel, 177
norborneno, 181, 764, 880
norbornila, 22, 23, 394
Norrish I, 79, 429
Norrish tipo I, 107, 108, 109, 127, 247
Norrish tipo II, 108, 109, 127, 266, 269, 277
Norrish-Trommsdorff, 58
Novolaque, 302
N-óxido, 147, 148
Noyori, 232, 236, 757
Nozaki-Hiyama-Kishi, 190, 193
NPK, 772
nucleófugo, 15, 18, 150, 152, 333, 797
número de onda, 937
número de oxidação, 219, 274, 349, 382, 445, 469, 475,
522, 582, 614, 623, 624, 647, 663, 671
números de ondas, 56, 313, 340
nylon, 266, 267, 656
nylon 11, 266
O
O=SMe2, 649
O-acilisouréia, 364
OCN-, 45, 860
olefinação, 157, 239, 241, 469, 777, 778, 781, 783, 799,
800, 803, 821, 833, 836
Olefinação, 157, 832
olefinas perfluoradas, 245
óleo da mamona, 266
óleum, 292, 293, 322, 620
oligopeptídeo, 599
oligopeptídeos, 420
one pot reaction, 380, 797
one-pot-reaction, 416, 513, 786
Oosterhoff, 204
operadores booleanos, 889, 892, 893
Oppenauer, 398, 604, 650
orbitais de fronteira, 209, 210, 211, 243, 244, 245, 247,
252, 254, 255, 256, 262, 513, 521
orbital de fronteira, 210, 271
ordem das etapas, 570, 574
Organikum, 512
organo-alumínio, 691
organoboranos, 760, 761, 764, 768
organoborato, 768
organocádmio, 742, 754, 755, 758
organochumbo, 740, 741, 744, 745, 746
organocobre, 748, 749, 750, 753
organo-cobre, 192
organocupratos, 749, 750, 751, 752
organo-cuproso, 521
organo-enxofre, 620
organofosfanos, 788
organofosfinas, 787
organofosforados, 36, 154, 468, 530, 769, 770, 773,
777, 788, 798, 799
organolítio, 177, 704, 710, 711, 713, 714, 715, 716,
717, 721, 722, 732, 750, 751, 752, 761, 808
organo-lítio, 216
organo-lítio, 354
organo-lítio, 382
organo-lítio, 382
organo-lítio, 382
organo-lítio, 412
organo-lítio, 436
organo-lítio, 616
organo-lítio, 715
organo-magnésio, 110, 432, 434, 441, 521, 834
organomercúrio, 755, 756, 758, 759, 760
organoplumbanos, 742, 743, 746, 747
organossilício, 239, 268, 523, 806, 808, 811, 821, 843
organotálio, 732, 733
organozinco, 754, 755, 756, 757
orientação Michael, 436, 848
ortoéster, 265, 379, 398, 404, 439, 447, 615
Ortoéster, 351
OsO4, 252, 628, 631, 653
Overman, 308, 828
oxa-Cope, 263, 265
oxafosfetano, 779, 781, 785
Oxalanilidas, 88
oxa-titana-ciclobutano, 801
oxênio, 428
oxetano, 108, 128, 247, 274
oxicloreto de fósforo, 775
oxidação alílica, 628, 631, 673
óxido cúprico, 642
oxigênio tripleto, 60, 79, 81, 97, 225, 246, 671
oxima, 101, 102, 103, 105, 400, 429, 537, 555, 605,
657, 666
oximas, 410, 536
oximercuração, 733
oxirano, 157, 222, 224, 241, 438, 565, 628, 629, 658,
887
oxitaliação, 733
oxoésteres, 490
oxônio, 353, 468, 802
ozonídeo, 249, 276
ozônio, 248, 249, 250, 252, 269, 275, 630, 641
Ozonisador de Siemens, 248
ozonóide, 630
ozonólise, 249, 269
Ozonólise, 248, 276, 397, 398, 630
955
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
P
P(OR)3, 528, 770, 773, 788, 791, 794, 849
P2O5, 146, 293
P4S10, 775
paládio, 192, 193, 284, 307, 308, 522, 586, 635, 636
PAN, 190
Paneth, 743
par inerte de elétrons, 680, 845
PAr3, 778
para-Claisen, 265
paraformaldeído, 422, 606, 608
parafuso, 236
Passerini, 417, 421, 422
Paterno-Büchi, 79, 108, 128, 246, 247, 269, 274, 275,
408
Pauli, 207, 214, 217, 220, 254, 261, 272, 281
Pauling, 623, 682, 761, 900
Pb(IV), 85
PbEt4, 85
PbO2, 296
PBr3, 395, 449
PCC, 397, 646, 647
PCl3, 36, 37, 121, 145, 356, 357, 446, 598, 770, 778,
788, 790, 792
PCl5, 293, 300, 356, 357, 358, 446, 770
Pd(0), 308, 636
Pd(II), 308, 522, 636, 867
Pd(OAc)2, 308, 309, 522, 635
Pd/C, 300, 586
PdCl2, 192, 308, 636
Pearson, 40, 41, 45, 113, 209, 280, 311, 520, 521, 528,
534, 686, 769
PE-HD, 109, 166, 171, 725, 727
PE-LD, 124, 725
PE-LLD, 167, 171, 725
Pelletier, 601
pentaeritritol, 488, 492
pentafenilfosforano, 787
pentazol, 860
perácido acético, 427
perácido benzóico, 93, 427
perácido carboxílico, 224, 662
perácido trifluoracético, 665
perácido trifluoro acético, 294
perbenzoato, 633
percloratos de diazônio, 854
perésteres, 76, 633
perfumes, 470
pericíclicas, 147, 160, 204, 205, 260, 475
periodato, 630, 631, 653
periodato de sódio, 630
Perkin, 152, 216, 485, 487, 488, 862, 863
Perkov, 496, 793
Perkow, 498, 788
Perlon, 102
peroxodissulfato, 55
persulfona, 75
Petasis, 801
Peterson, 157, 241, 779, 800, 801, 821, 832, 833, 834,
836
petróleo, 77, 96, 165, 182, 267, 373, 471, 560, 627, 679,
726
Ph3P, 493, 587, 795, 833, 905
Ph3P=CH2, 493, 905
phos, 773, 789
piche, 146
pigmento branco, 84
pinacol, 110, 467, 468, 469, 474, 539, 540, 545, 546,
604, 612, 613, 663, 924
pinacolona, 467, 540, 645
piperidina, 192, 259, 414, 496, 509
pirano, 259, 499
pirazol, 252
pirazolina, 879
Pirazolina, 252
pirazolinas, 880
piretróides, 880
piridina, 25, 37, 43, 135, 145, 273, 322, 326, 327, 328,
337, 342, 343, 365, 366, 386, 397, 405, 416, 446,
485, 509, 515, 602, 646, 647, 762, 800, 817, 818
pirimidina, 328
pirofóricos, 436, 848
pirolidina, 106, 594
Pirolidina, 496
pirólise, 109, 146, 149, 230, 265, 266, 448, 471, 509,
560, 863
pirrol, 291, 305, 322, 337, 343, 790, 796
pirrolidina, 105
Pitzer, 27, tensão de Pitzer, tensão de Pitzer
pKa, 40, 135, 137, 138, 139, 186, 292, 338, 347, 348,
349, 424, 435, 466, 484, 486, 494, 501, 502, 505,
506, 524, 532, 533, 538, 551, 569, 593, 613, 770,
783, 789, 875, 876, 879, 898, 905
Planck, 169, 939
plano de nó, 208, 209, 280
Plastificante, 769
platforming, 182
plumbanos, 745
plumboxanos, 745, 746
PMMA, 202, 840, 841, 842
pneus, 82, 85, 146
POCl3, 145, 293, 357, 360, 446, 770, 796
polaridade latente, 566
polaridade não-natural, 567, 569
polaridades dissonantes, 567
polarizabilidade, 14, 33, 40, 41, 43, 117, 119, 132, 186,
192, 208, 325, 382, 452, 512, 521, 531, 685, 686,
769
Polarizabilidade, 40, 531
polarizável, 41, 43, 52, 344, 452, 500, 534
poliacetileno, 188, 191
poliacrilonitrila, 665
poliamida 6, 102
policondensados, 656
poliésteres, 95, 375, 656
poliestireno, 183, 302, 599, 665
polifosfato, 769
polifosfatos, 772
poliisobutileno, 168, 169
polimerização aniônica, 167, 173
polimerização catiônica, 78, 165, 167, 168, 832
polimerização cátionica, 767
956
A. Isenmann
polimerização coordenativa, 166, 169, 199, 298
polimerização radicalar, 58, 59, 167, 173, 373, 841,
842, 843
polimerização radicalar em massa, 58
polimerização vinílica, 77, 123, 177
polimerização viva, 173, 841
polímeros enxertados, 842
polímeros fosforados, 794
polímeros ramificados, 842
polimolecularidade, 175, 841
polióis, 342, 392
polioximetileno, 304, 422, 492
polipropileno, 174
polissulfeto, 620, 660
poliuretanos, 95, 392
polivinilálcool, 843
polizonimina, 783
pontes de metileno, 301
posição alílica, 25, 51, 65, 72, 73, 79, 95, 126, 155, 162,
247, 262, 266, 317, 504, 624, 628, 631, 632, 633,
634, 635
posição benzílica, 538, 637
posição bis-alílica, 99
posição vinílica, 225
potencial eletroquímico, 625, 900
PP, 85, 116, 166, 174, 199, 200, 226, 727, 728
Prelog e Stoll, 473, 604
Prelog-Stoll, 474
prêmio Nobel, 169, 177, 188, 204, 210, 218, 232, 236,
253, 307, 432, 662, 761, 763, 777, 858
pré-polímeros, 99, 620, 842
Prevost, 629, 630
priciple of least motion, 341
Prins, 407, 408
Processo direto, 808
processo direto de Ziegler, 724
Procion, 328
prolongação da cadeia carbônica, 518, 522
propagação, 54, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66,
67, 68, 70, 71, 72, 74, 78, 80, 81, 82, 91, 96, 99,
115, 124, 125, 173, 174, 175, 181, 200, 671, 839,
843, 866
propagação da cadeia cinética, 57, 65
propargila, 129, 648
propileno, 72, 94, 95, 96, 169, 174, 178, 199
propionaldeído, 276
propriedade coligativa, 289
pro-quiral, 200, 227, 229, 232, 238, 274, 574, 603, 823
proteção, 32, 91, 366, 404, 450, 451, 501, 570, 571,
599, 817
proteger, 83, 184, 404, 405, 442, 443, 450, 549, 570,
599, 805, 816
proteger as hidroxilas vicinais, 450
proteger o grupo carbonila, 404
protetor para o ácido carboxílico, 442
prova de Baeyer, 73, 162, 252, 269, 276, 285
provas à chama, 794
PS, 77, 116, 183, 302, 303
pseudo-ácido, 385, 483, 484, 488, 489, 490, 491, 492,
494, 495, 502, 503, 508, 514, 524, 535, 538, 547,
551, 571, 875
pseudo-ácidos, 484, 494, 514, 532
Princípios da Síntese Orgânica
pseudo-haleto, 380, 391
pseudo-haletos, 859, 864
PtO2, 586
PVA, 78, 79
PVC, 77, 85, 87, 116, 176, 735, 740
Q
quaternização, 39, 48, 493
quebra de ácido, 462, 463, 464, 491, 539, 544, 786,
860, 861
quebra de acila, 786
quebra de cetona, 463, 472, 513, 514, 518, 539, 542,
544, 555, 556, 860, 861
quebra de éster, 491
quebra de Michael, 871
quelato quiral, 873
quenchers, 668
quenching, 439, 782
querosene, 165
química click, 251
química combinatória, 420
quimissorção, 586
quinona, 60, 91, 632, 643, 668
quinonas, 90, 127, 523, 643, 668
quiralidade, 226
R
R2C=N-OH, 410
R3P=O, 784, 787
R3SiH, 809
Racemização, 23
radicais σ, 626
radical π, 53
radical sustentador, 57, 58, 59, 65, 70, 71, 72, 73, 77,
124, 125, 635
radical t-butóxido, 634
Raios covalentes, 687, 898, 902
Raman, 41, 289, 313, 685
Ramberg-Bäcklund, 155, 156, 157, 431, 779, 803
ramificação, 81, 99, 563, 841
Rancificação, 80, 97
Raney, 406, 586, 620
Raschig, 94
Rauhut-Currier, 460, 529, 791
R-CH=N-R´, 409
reações multi-componente, 416
reações percíclicas, 260
reaction control, 58
rearranjo, 19, 24, 25, 95, 97, 99, 102, 103, 108, 109,
113, 117, 119, 128, 147, 156, 159, 174, 175, 199,
200, 211, 224, 225, 260, 261, 262, 263, 264, 265,
266, 270, 304, 364, 387, 388, 391, 392, 393, 394,
407, 410, 418, 419, 427, 428, 429, 430, 431, 448,
465, 466, 467, 468, 540, 546, 617, 619, 645, 657,
658, 659, 662, 766, 785, 803, 804, 811, 827, 832,
835, 854, 858, 876, 881, 883
rearranjo de Cope, 147
Rearranjo de Cope, 262
rearranjos sigmatrópicos, 106, 132, 260, 261, 262, 267
957
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
recombinação, 16, 60, 61, 62, 78, 85, 91, 104, 125, 272,
394, 433
reconexão, 571
Reconexão, 561
recursoso renováveis, 267
Red-Al, 614, 615
Redução de iodetos com HI, 597
reduton, 91, 400
redutores, 240, 276, 584, 595, 601, 603, 616, 617, 620,
761, 791, 866
Reetz, 441, 717
Reformatzky, 386, 396, 397, 443, 484, 504, 562, 686,
756
Reforming, 77, 115, 123, 165, 182
regra de Markovnikow, 73
regra endo, 257
Reid, 74, 75, 116, 126
Reimer-Tiemann, 219, 312, 313, 398
rendimento atômico, 515
rendimento de quanta, 57
repelente, 783
Reppe, 136, 183, 189, 190, 195, 201, 359, 679, 803
resina epoxi, 95
resina fenólica, 662
resinas fenólicas, 304
resinas vinílicas, 665
Resol, 302
resorcina, 464, 525
ressonância magnética nuclear, 286
retardador de chama, 787
retardante de chama, 774, 775
retardantes, 82
retenção da configuração, 24, 26, 27, 120, 767, 831
retificação, 165
retro-Diels-Alder, 149, 155, 205, 254, 269, 278
Retro-Diels-Alder, 205
retrossíntese, 300, 557, 560, 561, 563, 570, 573, 574,
579, 795
Retrossíntese, 560
Rh(II), 219, 873
Ridd, 853
Rieke, 721
Ritter, 380, 381, 443, 448
RNA, 769, 772
Robinson, 286, 287, 318, 474, 526, 541, 553, 554, 798
Rochow, 808
rodanato, 860, 864
Röhm&Haas, 191
ROMP, 180, 181
Rosenmund, 398, 614
Roth, 204, 222, 786, 865, 881
Roundup, 776
Royal Society of Chemistry, 149, 890, 894
Ru(II), 251
Ruggli, 264, 461, 470
rutilo, 41, 84
Ruzicka, 470, 471
S
sabão, 33, 370, 626
sais quaternários de amônio, 33, 118, 143, 308, 316,
607
sal de diazônio, 39, 110, 291, 294, 657, 852, 853, 855,
856, 857, 858, 859, 860, 861, 862, 863, 864, 866,
872, 882, 883, 884, 899
sal de Seignette, 655
sal quaternário de amônio, 33, 34, 48, 215, 366, 626
SAN, 190
Sandmeyer, 93, 110, 294, 296, 865, 866, 885
Sanger, 601
saponificação, 225, 266, 365, 370, 371, 372, 374, 376,
377, 378, 443, 462, 511, 518, 546
Sarina, 776
Saytzeff, 142, 143, 144, 195, 197, 200
SbAr3, 778
SbF5, 36, 121, 300
scale-up, 607
Schiemann, 296, 299, 863, 885
Schlenck Jr., 236
Schlenk, 713, 719, 730, 738
Schlosser, 782
Schmidlin, 386
Schmidt, 429, 484, 662
Schmitt, 313, 342
Schotten-Baumann, 366
Schrock, 177, 178, 218, 219, 220, 269, 273, 274, 679,
799, 800
Schroeter, 387
Science Direct, 892, 893, 894
SciFinder, 894, 895
SCN-, 45, 380, 853, 860, 865
secantes, 99
seda de viscose, 149
Seebach, 504, 717, 757
Seletividade endo, 257
semelhança diagonal, 718
semiaminal, 415
semicarbazida, 411
semicarbazonas, 411
semi-equações, 625, 644, 645
semi-metal, 764, 806, 809
semi-polar, 147
SeO2, 397, 651, 657, 658
sequestrador de radicais, 85, 643
sesquiterpeno, 836
SET, 54
Seyferth, 216, 760, 777, 784, 785, 786, 803, 845, 849
Seyferth-Gilbert, 777, 784, 785
Sharpless, 177, 204, 225, 232, 236, 239, 243, 250, 269
Shi, 233, 791
Shirakawa, 188
Si-C, 805, 806, 807, 808, 811, 812
Si-Cl, 805, 809
Si-F, 805, 806, 817
SiF4, 36, 121
Sigma-Aldrich, 558
Si-H, 806, 809
silício pentavalente, 808
silicone, 806
silicones, 805
Silil~, 805
sililação, 569, 817, 819
958
A. Isenmann
sililalcoóis, 811
sililaminas, 818
sililantes, 473
sililenoléter, 500, 523, 547, 571, 818, 819, 820, 842,
843
sililéter, 811, 817
sililéteres, 811, 817
Siloxil~, 805
simetria dos orbitais moleculares, 204, 210, 253, 482
Simmons-Smith, 221, 222, 268, 272, 273, 756, 760, 802,
881
sindiotáctico, 172, 175, 199
Single Electron Transfer, 54, 110
sinperiplana, 836
sin-periplano, 147
síntese de peptídeos, 364
Síntese em fase sólida, 599
síntese multi-etapas, 574, 611
sínton, 336, 389, 504, 522, 556, 561, 562, 563, 567, 568
Sínton, 389, 569
sintonia da polaridade, 566
síntons, 406, 492, 517, 560, 561, 562, 563, 567, 568,
569, 573, 575, 657
Síntons, 561
sintons latentes, 537
Si-O, 805, 806, 811, 812, 816, 817
sistema Michael, 42, 164, 318, 479, 517, 518, 519, 522,
523, 526, 528, 542, 553, 555, 567, 589, 751, 821
sítios ativados, 584
SM, 560, 573, 574, 578
Sn(IV), 85
SN1, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 28, 35, 40, 44,
45, 46, 50, 51, 52, 53, 112, 113, 118, 120, 121, 151,
229, 293, 366, 384, 394, 403, 808
SN2, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 35,
39, 40, 41, 42, 44, 46, 50, 51, 52, 53, 106, 112, 113,
118, 120, 121, 136, 145, 148, 186, 229, 267, 384,
478, 512, 550, 551, 575, 597, 602, 618, 777, 778,
797, 808, 825, 887
SnCl2, 398, 596, 615, 616, 617, 620
SnCl4, 258, 297, 822
SNi, 24, 25, 120
SO2Cl2, 70, 74
SOCl2, 24, 36, 37, 121, 145, 356, 357, 446, 511, 598
sódio em xileno, 473, 604
sódio metálico, 34, 157, 372, 467
solvatação, 28, 29, 40, 44, 114, 117, 325
Solvatação, 40, 43
solventes polares apróticos, 29, 31, 33, 44, 118, 121,
136
solventes próticos, 29, 43, 432, 528, 692
solvólise, 21, 31
Sonogashira, 192, 196, 307, 308, 309, 686
Soxhlet, 456, 457, 544
sparteína, 716, 717
spin nuclear, 760, 773
SSIP, 752
Starting Material (SM), 560
Staudinger, 386, 618, 619, 791, 869, 871
steady state, 58
Stephen, 398, 615, 673
Stetter, 233, 463, 464, 514
Princípios da Síntese Orgânica
Stille, 307, 308
Stobbe, 503
Stork, 499, 818
Strecker, 303, 411, 412, 416
succinaldeído, 550
succinimida, 71, 105, 121
sulfas, 367
sulfato de dimetila, 493
sulfito de sódio, 858, 884
sulfocloração, 74, 75, 116, 293, 620
sulfona, 126, 156, 157, 293, 620, 670
sulfonação, 284, 292, 293, 299, 322, 620
sulfonamidas, 367, 446
sulfonila, 126, 257, 293, 620, 858
sulfonilação, 293
Sulfoxidação, 75, 126
sulfóxido, 240, 257, 620
sulfóxidos, 620, 670
sulfoxônio, 800
sulfurilídeo, 158, 239, 240, 242, 243, 799
sulfurilídeos, 239
superbases, 704, 847
supercrítico, 450
suprafacial, 247, 261, 262, 263
surfar, 888
sustentador, 54, 58, 59, 70, 71, 74, 75, 76, 91, 123, 124,
634
Suzuki, 307, 308, 867
Suzuki-Miyaura, 307, 308
Swern, 646, 649
Sykes, 505
Synthetic equivalent, 561
Synthons, 561
T
Ta(V), 219, 274
taliação, 311, 686, 704, 705, 733, 734
talidamida, 227
tamanhos dos lobos, 232, 479
tampão de acetato, 414
TAPA, 235
tartarato, 238, 274, 655
tautomeria, 78, 90, 96, 101, 102, 155, 185, 201, 400,
402, 405, 410, 412, 413, 421, 429, 443, 448, 449,
454, 461, 534, 657, 660, 666, 849, 873
Taylor, 157, 240, 312, 591, 658
TBDMS-Cl, 817
TBDPS-Cl, 817
t-butanol, 40, 70, 137, 447, 502
t-butila, 20, 47, 70, 120, 165, 317, 320, 376, 467, 578,
633, 648
t-butilbenzeno, 320
t-butilidroperóxido, 236
t-butóxido, 40, 76, 137, 486, 502, 503, 526, 538, 650,
779
Tchitchibabin, 327
Tchugaeff, 148, 230
TDI, 392
Tebbe, 219, 241, 268, 272, 273, 777, 800, 801, 833
tecidos, 328, 769, 856
tensoativas, 370
959
A. Isenmann
término, 58, 61, 62, 63, 78, 115, 124, 125, 168, 173,
176, 195, 199, 671, 840
termofixo, 302
terpenos, 532
tetraalquilsilano, 820
tetraetilchumbo, 61, 740, 743
tetrafluoroborato, 110, 296, 863, 885
tetrafluoroboratos, 854
tetraidrofurfurilálcool, 499
tetraidropiranil, 499
tetraidroximetilfosfônio, 787
tetrametiletilenodiamina, 432
Tetrapak, 84
têxtil, 668
Tf, 36, 309, 822
TFA, 197, 374, 705, 734
THF, 31, 32, 432, 434, 467, 484, 502, 565, 594, 595,
603, 664, 715, 716, 762
Thorpe, 461, 472
THP, 404, 499
Ti(IV), 219, 222, 238, 239, 274, 801
Tichtchenko, 423, 424, 451
TiCl4, 169, 170, 171, 180, 181, 198, 297, 500, 802, 819,
822
tintas, 77, 80, 83, 94, 96, 99, 202, 301, 329, 423, 842
tintura, 669
TiO2, 41, 84
tioacetais, 406
tioacetal, 406
tiocetais, 406, 611, 620
tiocianato, 45, 860
tioéster, 384
Tioéster, 350
tioéteres, 76, 316, 620, 633, 670
tiofeno, 322
tiofenolato, 216, 384
Tionita de fósforo, 774
tiouréia, 49, 50
TIPS-Cl, 817
titânio, 19, 172, 177, 236, 237, 241, 273, 441, 468, 469,
474, 537, 800, 801, 802, 833
titânio(IV), 236, 237
titanoceno, 273, 800, 801
Tl(III), 311, 658
TM, 560, 561, 562, 563, 564, 565, 566, 567, 571, 572,
573, 574, 577, 580
TMCS, 808
TMEDA, 432, 692, 704, 712, 713, 715
TMS, 193, 801, 817, 818, 820, 832, 834, 835
TMSOLi, 804
Tollens, 655, 921
tório, 471
tosilato, 23, 36, 37, 140, 597, 600
tosilazida, 874
tosilidrazina, 610, 873
tosilidrazona, 873
tosilmetilnitrosamida, 223, 870
tranquilizante, 403
transalcoxilação, 404
Transciclização, 182
trans-diol, 225, 652
Princípios da Síntese Orgânica
transesterificação, 372, 373, 374, 375, 384, 446, 458,
463, 662
trans-eterificação, 265
transferência do hidreto, 422, 435
transmetalação, 521, 615, 778, 790, 808, 809
Transmetalação, 186, 699
treo, 231, 782, 834, 835
trialcoxifosfônio, 792
trialquil-alumínio, 165
trialquilboranos, 762, 767
trialquilfluorosilano, 820
trialquilfosfina, 845
trialquilfosfinas, 780
trialquilfosfinóxido, 780
trialquilfosfitos, 794
trialquilsilanol, 833
trialquilsilanos, 809
triarilfosfina, 308
triazeno, 857
Triazinas, 88
triazol, 250, 251
tricloroetanol, 447
triclorossilano, 830
trietilalumínio, 165
trietilamina, 362, 798, 818
trifenilamina, 790
trifenilamônio, 790
trifenilfosfina, 192, 251, 308, 360, 777, 787, 790, 791,
797, 803, 833
trifenilfosfinóxido, 787
trifenilfosfônio, 790
trifenilmetilpotássio, 818
triflato, 36, 37, 309, 822, 826
trifluoracetato, 445, 662
trimerização, 167, 409
trimetilalumínio, 273, 800
trimetilclorossilano, 808, 817
trimetilfluorossilano, 820
trimetilsilil, 806, 810, 826, 827, 834, 835, 836, 837, 840
trimetilsilila, 193, 466, 500, 501, 545, 827
trimetilsililcetenoacetal, 840
trimetilsilildiazometano de lítio, 804
trimetilsililenoléteres, 500
Trimetilsililéteres, 817
trimetilsililmetileno, 801
trimetilsulfoxônio, 240
triptofano, 542, 555
troca de ligantes, 698, 719, 725, 738
Troca de ligantes, 695
Troca de metal, 699
Troca halogênio-metal, 700
TsCl, 23, 36, 37, 121, 145, 293, 368
TsOH, 139, 145, 404
U
U-4CC, 417
Ugi, 416, 417, 418, 420, 421, 422, 856
Ullmann´s, 888
ultrasom, 222
ultra-som, 467
ultrassom, 432, 696
960
A. Isenmann
Princípios da Síntese Orgânica
Umpolung, 396, 406, 501, 504, 568, 684, 697
uréia, 236, 302, 349, 363, 409, 649
urotropina, 409
UV tipo C, 57, 243
UV-A, 99
V
Van der Waals, 50, 345, 585
Verdrängung, 705
Verdrängungs-Reaktion, 166
vermelho de Wurster, 59
Vermelho de Wurster, 643
vermelho do Congo, 856
vernizes, 80, 99, 126, 329
vidro de água, 805
vidro orgânico, 202
Vilsmayer, 284
Vilsmeier, 796
Vilsmeyer, 305, 306, 398, 489, 606
Vilsmeyer-Haack, 305, 306
vinil, 527, 683, 725, 739, 842
vinilação, 189, 308, 498, 522
vinilcetona, 549
viniléster, 496, 794
viniléter, 168, 189, 405, 569
viniléteres, 443, 499
vinílogo, 438, 518, 519
vinilsilano, 263, 810, 811, 821, 822, 827
vinilsilanos, 404, 496, 519, 809, 826, 827, 828, 831,
832
vitamina A, 127, 285
Vitamina C, 91
vitamina E, 92
vitamina K, 643
Vitaminas, 83
Vorbrueggen, 805
vulcanização, 620, 670
W
Wacker, 358, 386, 423, 636, 679
Wagner-Meerwein, 19, 119, 139, 164, 391, 426
Walden, 23
WCl6, 170, 171, 178, 180, 181
Weygand, 613
wildcards, 891, 894
Wilkinson, 19, 218, 232, 587, 679
Willgerodt, 656, 660, 661
Williamson, 136, 510, 511, 550, 670, 825
Wittig, 157, 239, 241, 257, 402, 416, 417, 468, 469,
492, 493, 495, 502, 508, 686, 777, 778, 779, 780,
781, 782, 783, 784, 787, 788, 799, 801, 806, 833,
835, 836, 925
Wolff, 119, 298, 387, 388, 407, 410, 413, 426, 448, 464,
588, 610, 873, 876, 921
Wolff-Kishner, 610
Woodward, 204, 210, 212, 213, 220, 243, 245, 263,
333, 389, 482, 881
Wurtz, 139, 306, 595, 751, 778
X
xantato, 148
Y
Yamagushi, 187, 190, 201
Z
ZDDP, 775
Zerewitinoff, 440
zibetona, 470
Ziegler, 19, 124, 166, 167, 169, 170, 171, 172, 173,
178, 179, 180, 181, 188, 191, 195, 198, 199, 264,
298, 461, 469, 470, 472, 522, 686, 691, 800
Zimmermann, 204
zinco em pó, 152, 390, 448, 449, 555, 598, 600, 620,
662, 803
Zn em pó, 184
Zn/HCl, 595, 616
Zn/HCl/H2O, 595
ZnCl2, 258, 297, 298, 305, 467
Zusammen, 131
zwitter, 147, 249, 666, 869
zwitterion, 778, 779
zwitteríon, 147, 418, 779, 781
zwitteriônica, 669
zwitteriônico, 554, 779, 793, 799, 852
961