Compostos Carbonílicos II

(Aldeídos e Cetonas)

Reações no carbono alfa à carbonila

Aula 4

Flaviane Francisco Hilário

Universidade Federal de Ouro Preto

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1 - Acidez do hidrogênio alfa

• O hidrogênio recebe a mesma designação do carbono ao

qual está ligado.

• Bases fortes podem remover um Hα para formar os íons

enolato.

Hidrogênio α

pKa=19-22 Hidrogênio β

pKa= 40-50

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Ânion enolato estabilizado por ressonância

Efeito de ressonância

3

4

Exercício:

Coloque os compostos abaixo em ordem crescente de

acidez:

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Ácido mais forte

Ácido mais fraco

• Aldeídos e cetonas são totalmente convertidos em seus

enolatos quando se utiliza bases muito fortes.

• LDA é uma base forte, mas um nucleófilo fraco. 6

Preparação do LDA

7

2 - Tautomerismo ceto-enólico

As formas ceto e enol são isômeros constitucionais (um tipo

especial).

São chamados de tautômeros

tautômero ceto tautômero enol

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Estabilidade do enol

Força de ligação:

C=O (720kJ/ mol); C=C (620 kJ/mol)

C-H (440 kJ/mol) ; O-H (500 kJ/mol)

• Para a maioria das cetonas, o tautômero enol é muito

menos estável que o tautômero ceto. Por exemplo, uma

solução aquosa da cetona existe como uma mistura em

equilíbrio de mais de 99,9% do tautômero ceto e menos que

0,1% do tautômero enol. 9

• A fração de um tautômero enol em uma solução aquosa é

consideravelmente maior para uma β-dicetona porque o

tautômero enol é estabilizado pela ligação de hidrogênio

intramolecular.

Ligação de hidrogênio

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• O fenol é incomum de modo que o seu tautômero enol é

mais estável do que o seu tautômero ceto porque a forma

enol é aromática, mas forma ceto não.

• A interconversão ceto-enol é também chamada

tautomerização ceto-enol ou enolização. A interconversão

de tautômeros pode ser catalisada tanto por ácidos quanto

por bases.

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Exercício:

Apenas 15% da 2,4-pentanodiona existe como tautômero enol

em água, mas existe 92% na forma enol quando o solvente é

hexano. Explique.

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Interconversão ceto-enólica catalisada por base

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Interconversão ceto-enólica catalisada por ácido

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Exercício:

Desenhe os tautômeros enol para cada um dos compostos

abaixo. Para aquelas substâncias que possuem mais de um

tautômero enol, indique qual é o mais estável.

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3 - Sítios reativos do ânion enolato (ânion ambidentado/

nucleófilo)

oxigênio rico em elétrons carbono rico em elétrons

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• Sob condições ácidas, um hidrogênio α é substituído por um

bromo.

Reações de SUBSTITUIÇÃO alfa à carbonila

3.1 - Halogenação

Catalisada por ácido

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Catalisada por base

• Sob condições básicas, todos os hidrogênios α são

substituídos por bromo.

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Aplicação Sintética

• As α-bromo-cetonas são úteis

em síntese orgânica porque

perdem HBr em meio básico

para dar cetonas α,β-

insaturadas.

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SN2

3.2 - Alquilação

• A formação do íon enolato é favorecida pelo uso de bases

fortes: LDA, KH, NaNH2, LiNH2 e KNH2.

• Na prática: usa-se haloalcanos primários para evitar E2, pois

o enolato é uma base razoavelmente forte.

• Pode ocorrer polialquilações. Portanto, a reação é ideal

quando a cetona apresentar um único Hα.

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Se a cetona não é simétrica – pode-se obter 2 produtos.

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Exemplos:

1) Preparação da 4-metil-3-hexanona, a partir de uma cetona

contendo não mais que 6 carbonos.

Materiais de partida:

OU

22

• 3-pentanona é simétrica – apenas um produto formado.

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2)

3)

24

4)

25

3.3 - Alquilação e Acilação do carbono α via intermediário

enamina

• Enamina - reage com eletrófilos da mesma maneira que o

enolato.

• Formação de um único produto alquilado.

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Exercício:

Represente o mecanismo das reações a seguir.

• Alquilação

27

• OBS.: quando se usa o composto carbonílico, pode-se obter

mistura de produtos.

28

• Acilação

29

3.4 - Adição de Aldol

30

Mecanismo:

• Aldeído – reage mais rapidamente que cetona.

• Cetona

31

3.5 - Condensação aldólica

• Aldol pode sofrer desidratação em altas temperatura e

formar os compostos carbonílicos α,β-insaturdos.

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Mecanismo:

33

Adição aldólica cruzada

34

Métodos de valor:

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Adição aldólica intramolecular

Condensação aldólica intramolecular

36

Exercício:

Quais produtos serão obtidos da reação de adição de aldol

para os compostos abaixo:

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3.6 - Condensação de Claisen

• Condensação de dois ésteres – produto é um β-cetoéster.

38

Mecanismo

39

• Excesso de base torna a reação irreversível

• Em seguida, tratamento com ácido.

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Condensação de Claisen mista

• Reação entre dois ésteres diferentes.

• Um dos ésteres não possui hidrogênio alfa e o outro é

adicionado lentamente.

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• A condensação pode ocorrer entre um éster e uma cetona.

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Exercícios:

Dê o(s) produto(s) para as seguintes reações.

43

• Como preparar os seguintes compostos a partir da 3-

cianociclo-hexanona?

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Condensação de Claisen intramolecular (Condensação de

Dieckmann)

Mecanismo

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• Quais produtos podem ser obtidos se o seguinte cetoaldeído

for tratado com uma base?

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4 - Adição nucleofílica a aldeídos e cetonas α,β-

insaturados

• Dois sítios eletrofílicos

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Adição nucleofílica direta

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Adição nucleofílica conjugada

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Qual produto será majoritário?

Depente da natureza do nucleófilo,

da estrutura do composto

carbonílico

e das condições de reação

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51

• Natureza do nucleófilo

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Produto de adição direta se não há impedimento estérico.

53

• Estrutura do composto carbonílico

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• Condições de reação

Utilizar a base adequada.

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A reação de Michael

• Adição conjugada de um enolato a um composto

carbonílico α,β-insaturado.

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Mecanismo

57

A reação de Stork

• Adição conjugada de um enamina a um composto

carbonílico α,β-insaturado.

58

Anelação de Robinson

• É uma adição de Michael seguida por uma condensação

aldólica simples.

59

Exercício:

Como preparar os compostos a seguir:

60

• SOLOMONS, G.; FRYHLE, C. Química Orgânica, vol. 2,

7ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001. 474p.

• BRUICE, P. Química Orgânica, vol. 2, 4ed. São Paulo:

Pearson, 2006. 641p.

61

5 – Bibliografia