Compostos_Carbonilicos

7/22/2019 Compostos_Carbonilicos

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1

Compostos CarbonlicosCompostos Carbonlicos

C OC O

CC

H

O

cido

Ataque porEletrfilos (E)

Ataque porNuclefilos(Nu )


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2

ReatividadeReatividade

C ONu: + C ONu

C ONu

Remoo de prton do carbono adjacente carbonla

C O

C

C O

C

C O

C

H

+ B + BH

Adio de Nuclefilo (Nu:) ao Carbono Carbonlico


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3

Reao com Nuclefilo

Protonao Eletroflica (Meio cido)

C O + H C OH C O

Nu:- Nu:

C OH

Nu


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4

Reaocom Nuclefilo

Transferncia de Prton e

Ataque Nucleoflico Concertados

Nu: C OH

NuC O + H


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5

Adio H-Nu

Adio de gua: Hidratao

C OR1

R2

COH

OH

R1

R2

K+ H2O

K :em dependncia de R1, R2K 1: aldedos alifticos

K : R1e R2grupos volumosos e grupos + I + M(estabilizao da carbonila)

K : R1e R2grupos - I - M(desestabilizao da carbonila)tenso de anel cetonas ciclicas


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6

1

23456

10987

Equilbrios de HidrataoEquilbrios de Hidratao

1-3 : impedimento estrico

(< 120 - 1090e + Ialquil)

2,4,5: - Ide (desestabilizao de >C = O)

2,6,7,8: impedimento estrico

3,9,10: eleito - Ide Cl

C OR1

R2

COH

OH

R1

R2

K+ H2O

Estabilidade

>C O

sp2(120 )

OHC

OH

sp3(109 )


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7

Mecanismo: Catlise

Catlise cida geral (CAG) e catlise cida especfica(CAE) so muito importantes nas reaes de adio acompostos carbonlicos.

O que CAG e CAE ?

CAG:transferncia de prton de todos os cidospresentes no

meio importante para a reao

CAE: somente a transferncia a partir de H3O+ importantepara a reao.


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CAE e CAG - I

Catlise cidarpido

lento

S + HAK

SH++ A -

SH+k r produto

+v=kr[SH ]

[SH+][A-]

[S][HA]K =

v=

kr[S][H3

O+]

KaSH+


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Deduo da equao de velocidadeDeduo da equao de velocidade

A velocidade da reao depende somente do pH e no da [AH], nem do

pKado acido catalisador.

Este esquema cintico indica Catlise cida Especfica (CAE).

][][][][

][][][][][][

3

3

AHS

ASH

KOHxAHS

OHxASH

K]O[H

]O[H3

3

SH

a

AH

a

K

KK][

][][][];[

A

HASKSHSHkv

r

]O[Hx

]O[Hx

3

3

][

][][A

AHS

K

Kkv

SH

a

AH

a

r ][][ 3OHSK

kv

SH

a

r


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Proposta de Mecanismo para Catlise cida Geral (CAG):transferncia de prton no passo limitante.

Para se poder obter CAGneste esquema, o primeiro passo teria que ser lento.

porm: transferncia de prton entre heterotomos (O, N etc.) normalmentecontrolada por difuso quando o equilbrio favorvel na direo da transferncia.

oo esquemaesquema acimaacima nono podepode explicarexplicar CAGCAG

C O + HA C O H + A-+devagar

C O H+

+ H2O COH

OH2

C

OH

OH2

-+ A

COH

OH+ HA

rpido

rpido


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CATLISE CIDA GERAL NA HIDRATAOCATLISE CIDA GERAL NA HIDRATAO

Lei geral de velocidade: kcat= ko+ kH+ [H3O+] + k1[ HA1] ... kn[ HAn]

MECANISMO:

C O + HA (1)rpido

C O (2)

C O

C

OH

OH2+

+ A

-

+ H2O

lento

C

OH

OH2+

+ A-

COH

OH

+ HA (3)rpido

H A

H A

No passo 2, ocorre a transferncia de H+eo ataque nucleoflico da H2O em umprocesso concertado(ou seja, um outro processo ocorre junto com a

transferencia de H+e este passo pode ser lento.)


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CATLISE BSICA GERAL (CBG) NA HIDRATAO

B H OH (1)

OH + C O CO

OH+ BH (2)

+-

CO

OH

-+

+ BH COH

OH+ B (3)

rpido

lento

rpido

H2O + B

B H

O mecanismo anlogo ao da CAG. No passo limitante ocorre a transfernciade prton (neste caso do nuclefilo gua para a base) de maneira concertadacom o ataque nucleoflico ao composto carbonlico.A reao inversa constituda por CBE no passo (3); CAG no passo (2).


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LEI DE CATLISE DE BRNSTED

aplicado para cidos de carbono com pKa> 30;princpio: existe uma relao entre a velocidade de transferncia de H+de um cido

AH para uma base B com os valores de pkade AH e HB (o cido correspondente da base B).relao: [ cintica termodinmica ]

AH + B A- ++ BH

k1

k-1

Princpio: a base B retira o H+mais rapidamentedo cido AH mais forte:

k ~ Kade AHcom isso existe a possibilidade de obter Kaa partir de medidas cinticas;

este mtodo usado para a determinao de valores de pKade cidos fracos;k = C Ka log k = log Ka+ log C

Constitui uma relao empricade energia livre; necessita de verificao experimental.


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Transferncia de H+de cidos AnH para uma base B

log kn- log k1= (log Kn- log K1)

log kn = log Kn+ log Cum certo cido AH1 utilizado como padro.

aconstante de proporcionalidade que expressa asensibilidade da constante develocidadek mudanas no valor dopKa:

pode ter, normalmente, valores entre o 0 e 1:

= 0: k no depende do pKa= 1: k ~ pKa; k depende fortemente do pKado cido

Limitaes:A posio do estado de transio (ET) no deve mudar: somente deve ser vlido parapequenas mudanas no pKa(postulado de Hammond) mudana na posio do ET

implicaria numa variao de : correlao no linear.pormporm:para cidos de carbono estruturalmente similares, o valor de varia muitopouco com o pKa.


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TRANSFERNCIA DE H+ENTRE HETEROTOMOS

kmax

log k

-3 -2 -1 0 +1 +2 +3

= 1= 1

= 0= 0

k-1k1

(ii) (iii) (i)

HA+B

-

A

-

+ HB

k1

k-1

log k1 - log k-1 = log K = logKa(HA)

Ka(HB)= pKa

pKaTrs regies distintas:(i) pKa(HA) pKa(HB)k1= kDIF= const. (k1no depende de pKa(HA) ) = 0k-1: catlise bsica de A ; como k1 = const.: log k-1= C - pKa; = 1

(ii) pKa (HA) >> pKa (HB)k1: catlise bsica de B ; como k-1 = const.:log k1= C + pKa = 1k-1= kdif= const.; (k-1no depende de pKa(HA) ) = 0

(iii) pKa(HA) ~ pKa(HB)

e entre 0 e 1 + = 1; = 1-


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Postulado de Hammond: reaes exotrmicas e endotrmica:

Endotrmico: pKa HX >> pKa HY; G ~ Gp0; ~ 1H+quase completamente transferido no ET*reao inversa exotrmica:

Exotrmico: pKa HX


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C

OH

Nu+ A-

CO-

Nu+ HA

Diagrama de Energia Potencial da Adio Nucleoflica Carbonila

Figura 1: Superfcie de energia da adio nucleoflica de Nuc carbonila com atransferncia concertada de um prton a partir de um cido H. O caminho de energia maisbaixa indicado pelo trao. O estado de transio indicado por um crculo.


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Diagrama Bidimensional da Adio Nucleoflica Carbonilaprojeo da Figura 1 para os eixos X-Y;

C

O-

Nu+ HA

C OH

Nu

+ A

-

Figura 2: Diagrama bidimensional da adio nucleoflica de Nuc carbonila com atransferncia concertada de um prton a partir de um cido H; projeo da Figura 1no plano X-Y. O crculo cheio corresponde ao estado de transio e os vetores R e sforas que desloquem o estado de transio dentroda coordenada de reao (R1e R2)

e perpendicular coordenada de reao ( 1e 2).


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Utilizao de um cido mais forte na reao:

(i) facilita movimento R1(plano da ligao C-O ........H)

ET deslocalizado em direo contrria, R2 reacting bond rule 1

( postulado de Hammond)

(ii) facilita movimento em direo 1: movimento perpendicular a curva dereao: ET deslocado em direo 1: reacting bond rule 2;

soma dos deslocamentos: em posio *

A extenso de transferncia de H+ pouco modificada devido concorrnciasimultnea do ataque nucleoflico:

muda pouco log k vs. pka(HA) linear para ampla faixa de pka

(HA);

Abordagem mais simples: 1(i) transferncia de H+mais exotrmica: ET precoce (Hammond): direo R1(ii) caminho da reao deslocado em direo formao da ligao C=O ---- H:

direo 1


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REACTING BOND RULESsistematizam o efeito de uma (pequena) mudana estrutural sobre e de uma reao;

RULE 1: mudana influencia a ligao que reage.fora exercida dentro da coordenada de reao (CR) sobre a ligao em

formao:(i) mudana dificultaa formao: ET mais tardio; direo(ii) mudana facilitaa formao : ET maisprecoce; direoET deslocado na direo contrria fora exercida pela mudana estrutural.

HammondRULE 2: mudana influencia a ligao que no reage diretamente.fora perpendicular CR (vibrao de estiramento facilitado / dificultado)Estiramento facilitado ou dificultado pela mudana estrutural:fora em uma direo: deslocamento do ET na mesmadireo(i) estiramento facilitado: fora : ET

(ii) estiramento dificultado: fora : ET

RULE 3:Mudanas estruturais que afetarem ligaes reatantes( que so dentroda C.R.) tem efeito maiorque estas que atingem ligaes no reatantes;A influncia maior quando ligaes encontram-se na proximidade do centroreacional.


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ADIO DE HCN:ADIO DE HCN: Aplicao sinttica: - hidroxicidos)

C O + HCNK

COH

C NR1 R2 K

C6H5 H 220p-CH3C6H5 H 110

C6H5 CH3 0,77CH3 CH3 33

CH3 C2H5 38CH3 i-C3H7 64

CH3 t-C4H9 32

O 48

O 1000

O 7,7

O

1,2

K mais favorvel que na hidratao;aldedos: K alta (menos impedimento estrico); p-CH3efeito eletrnico;cetonas aromticas: estabilizao da carbonila K baixa;grupos alquila: efeito principalmente no carbono ;cetonas cclicas: anel de 5 e 6: tenso de anel no composto carbonlico (C-sp3),

menos tenso de anel na ciano-hidrina (C-sp3): anel de 6 semtenso de

anel na ciano-hidrina: K alta.


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Mecanismo geral da Adio de HCN a Compostos Carbonlicos:

lento-

-

HCN + A-

HA + CN -rpido

C O

-

CN

+ HArpido

C

OH

CN

C O + CN CO

CN

+ A -

v = k [ C O ] [ CN -]

Esta transformao uma das primeiras reaes orgnicas elucidadasmecanisticamente (Lapworth, 1903)A reao sujeita a CBE (vide mecanismo).Catlise cida tem menos importncia (porque ??).


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ADIO DE REAGENTES ORGANO-METLICOS E REDUAREAGENTES ORGANOREAGENTES ORGANO--METLICOS:METLICOS:

XRM + C OR

1

R2

R1

R2

R

R2

-

CO

R

M+ H2O R1 C OH

(I)

R - M:

C : base de Lewis forte e mole

M+ : cido de Lewis duro (Li, Mg2+...)

Produto de adio I:

R-O-: base de Lewis menos forte e dura:

ligao de R-O-com M

+energeticamente

mais favorvel

Kdeslocado completamente para adireita

reao essencialmente irreversvel


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Complicaes na adio de compostos organo-metlicos compostos carbonlicos:

(i) H na carbonilila: formao do enolato

RM como base

C CO

C CO

C COH

RM + M+ + RH

(ii) H no RM: reduodo composto carbonlico

C

H

C M + C O C C + H C O-

M+

RM como doador do ion hidreto (redutor)


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REDUOREDUO

(i) Com hidretos metlicos complexos: NaBH4, LiAlH4 etc.essencialmente adio de H

COBH3

H

-Na

-

XNa

+ BH4 + C O

O oxignio carbonlico ocupa o lugar de coordenao do H-, no hidreto complexo; os

outros hidretos ainda so disponveis.a reao essencialmente irreversvele normalmente no h a ocorrncia de reaeslaterais.

(ii) Reduo de Meerwein-Ponndorf

C

R1

R2

O-M+

H+ C

R4

R3

O C

R1

R2

O + CH

R3

R4

O-M+

consiste de uma adio de hidreto a partir do alcoolato ao composto carbonlico;o alcxido sofre adio inversa e oxidado(oxidao de Oppenauer).

Deslocamento do equilbrio: uso de excessode um dos reagentes.


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ESTEROQUMICA DA ADIO

interessante para reaes irreversveis (RM, H-) Porque ?

e quando a carbonila possui um centro quiral na posio ou estrutura cclica.

(i) Carbono quiral em a carbonila: REGRA DE CRAM um dos dois possveis estereoismeros formado em maior quantidade

O R

M

S

L

R'M

R'M

O-

R'

R

L

M

S

Cram.et al. JACS 74, 5828 (1952); 75, 6005 (1953)

RM complexa com o O=C grande; conformao preferencial onde L(large) fica antiperiplanar carbonila complexada;

ataque de RMpelo lado menos impedido (entre S (small) e L, no M (medium) eL);

A regra de Cram nopode ser aplicada a sistemas cclicos (nmero limitado de

conformaes).


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(ii) Cetonas cclicas: steric approach control e product development control:

a) Steric approach control: ataque do lado menos impedido.

O

R

RR

R

O

R1

M

R M1

a)

para grupos R volumosos na posio 3 e grupos R M volumosos (Grignard, LiAlH(OR)3 etc.);b) Product development control: ataque de RM pela posio axial;

grupo hidroxi ser formada na posio exquatorial, menosimpedida.

Na ausncia de grupos R volumosos na posio 3 e para RM pequeno (LiAlH4);

problema:Esta interpretao requer que a posio do ET muda, um fato pouco provvel. Comoestas reaes so muito exotrmicos, o ET deve ser sempreparecido com o(s)reagente(s),

steric approach controldeve ser sempre usado, o que no explica os resultados.

H

R M1

OH

HH

R

OH

b)


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REATIVIDADEREATIVIDADE

Reduo com BH4-: irreversvel

R1=C O

R1

R2 R2= k2x 104(M-1s-1)

Ph H 12400

Ph Ph 1,9

Ph CH3 2,0

CH3 CH3 15,0

-(CH2)3- 264

-(CH2)4- 7-(CH2)5 - 164

impedimento estrico (sp2( < 120o) sp3( < 109o); conjugao C=0 com o Ph (estabilizao da carbonila); tenso de anel na ciclo-butanona (menor na ciano-hidrina); interaes eclipsadas na ciano-hidrina da ciclo-pentanona.


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REAES DE ADIO / ELIMINAO COMREAES DE ADIO / ELIMINAO COMNUCLEFILOS DE OXIGNIONUCLEFILOS DE OXIGNIO

Mecanismo Geral: Reao com lcoois: Acetais e Cetais

CR

RO + Nuc H C

R

R

OH

Nuc

H+ C

R

RNuc + H2O

CRR

Nuc + Nuc H CRR

NucNuc

+ H+

CR

R

OH

Nuc+

+ H+

+ R'OH

hemi - acetal

CR1

R2

O CR2

R1

OH

OR'

C

R2

R1

OH

OR'C

R2

R1

O R'

C

R1

R2

O R' + R'OH C

R1

R2

OR'

OR'

R2C O R'

R1

+ H+

cetal

+ H2O

hemi-cetais no so estveis suficientes normalmente para serem isolados;porm: hemi-cetais cclicos de aucares estveis, exemplo: e -glicose:mutarotao; medindo a velocidade de converso pela rotao tica;o mecanismo do 2opasso pode ser melhor estudado na reao inversa.

a formao do cetal catalisado por cido(no por base) eliminao de guacetais estveis em condies neutros oubsicos; reao inversa em meio cido;


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Mecanismos da Hidrlise de Acetais / CetaisMecanismos da Hidrlise de Acetais / Cetais

C

OR

OR

+ HA C

OR

OR

H

+ A-rpido

C

OR

OR

H

C O R + HORrpido

lento

C O R + H2O C

OR

OH2

rpido

lento

C

OR

OR

+ HA C

OR

OR

H

+ A-

C

OR

OR

H

OH2

C

OR

OH2

OR

H

C

OH2

+ HOR

OR

rpido

lento

C

OR

OR

C

O

OR

R

H A

C OR

C OR C

OR

OH

+ HA

+ HOR + A-

+ H2O + A-

+ HA

lento

rpido

A-1: catlise cida unimolecular, anlogo a SN1; formao de carboction;A-2: catlise cida bimolecular, anlogo a SN2; substituio de ROH por H2O;

SE2:substituio bimolecular pelo prton no oxignio doOR.

A-1 A-2 SE2


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Mecanismos da Hidrlise de Acetais / CetaisMecanismos da Hidrlise de Acetais / Cetais

dois tipos de clivagem possveis:

(i) COR

O

H

R

C OR

(ii) CO

H

R

OR

COH

OR+ R

+ HOR

ocorre sempre a clivagem da ligao O - C carbonila (i) e no da ligao O - C, mesmocom R que forma carboction estvel;

estudos com R quiral: (reteno da configurao) e com 18O confirmam este mecanismo.

COR

ORH

R1C

OR

ORR2

COR

O

H

A

R

-

+

O mecanismo A-1, aquele que observado normalmente : CAEcorrelaes de Hammett ( ) e Taft ( *) :

=- 3,3; *= - 3,6

CAG: MecanismoSE2


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CAG encontrada experimentalmente s em exemplos especficos:

OC2H5

OC2H5

formao de um carbo-ction extremamente

estvel: troplio - aromtico

OO NO2

muito bom grupo de partida

O

OC2H5alvio de tenso de anel

Cr

r

OC2H5

OC2H5estabilizao do carbo-ction pelas fenilas

CPh

H

OtBu

OtBu

estabilizao do carbo-ction pela fenila e alvio

de tenso estrica dos grupos t-Bu;


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ADIO DE NUCLEFILOS DE NITROGNIOADIO DE NUCLEFILOS DE NITROGNIO

Formao da Iminas:

C O + H2NR CNHR

OH

COH

NHR

C N

R+ H

2O

C N

OH

C N

N C

O

NH2H

C NN R

H

oximas semicarbazonas hidrazonas


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Mecanismo GeralMecanismo Geral

(2) CO

NH2RC

OH

NHR

(3) COH

NHR

H A C N

H

R + A + H2O

pH < 4pH > 4

(4)C N R + A

H

C NR

+HA

(1) C O + RNH2 CO

NH2R

pH < 4pH > 4

: velocidade do passo alto/baixo

pH: 5-7: passo 3 limitante:CAG: ~ 0.75

pH < 4: passo 1 limitante:[RNH

2] livre baixa

Formao de Oximas: perfil de pHO perfil de pH mostra uma curva de mximo, com mximo de kobsem

pH = 4,0e velocidades de reao (kobs) muito mais baixos em pH 1

e 7.

S OS S OS


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REAES DE DERIVADOS DEREAES DE DERIVADOS DECIDOS CARBOXLICOSCIDOS CARBOXLICOS

: NH2, OR, OH : estabilizao (+M) alta e efeito -I baixo:mais estveis

X: O C R, Cl, etc.

O

C OR

X

C OR

X

C O

X

R+ -

+

-

_

estabilizao (+M) baixa e efeito -I alto:menos estveis

Reatividade:derivados de cidos carboxlicos so geralmente menos reativos frente adionucleoflica de que aldedos e cetonas;Efeito estabilizador de substituintes em relao aos aldedos e cetonas:

Os mecanismos de interconverso de derivados de cidos

carboxlicos so mais estudados utilizando-se a hidrlise de steres(devido importncia biolgica).


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Mecanismos Gerais de Hidrlise de steresMecanismos Gerais de Hidrlise de steres catlise cida e bsica (K , carboxilato) AAC2; BAC2 mecanismos mais comuns,

clivagem acilvsaquil: R CO

O R'18

R' com carbono assimtricoR' allicos: rearranjos

intermedirio tetra-hedral: marcao na gua (i) ou no ster (ii)

R C OR' + H2O

O18

R C

O

OR' + H2O

18

R C OR'O

18 + H2O18

R C

OH

OR'

OH18

R C OH

OH

OR'18 R

C O + H2OR'O

(i)

(ii)

Estes experimentos (i) e (ii) comprovam que a reao ocorre atravs de umintermedirio tetraedral:

(i) incorporao de 18O ao reagente ster (reao inversa do intermedirio

tetraedral); (ii) incorporao de 180 na gua pela reao inversa.

O i d Hid li d t IO i d Hid li d t I


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Clivagem Abreviao* Mecanismo

AAC2 C OH

RO

R

+ H2O C

OHR

RO OH2

C OH

OH

R

+ ROH

BAC2 C O

RO

R

+ OH- C

R O-

RO OH

C

R

-O

O + ROH

AAC1 C O

OH

R

R

R C O + ROHC O

H2O

R

+ ROH- H2O

+ H2O

BAC1 no observado

Acil-

oxignio

E1CBC O

RO

C

RO- + C C OC O

O

C

H

OH-

Os mecanismos de Hidrlise de steres IOs mecanismos de Hidrlise de steres I

* A: catlise cida; B: catlise bsica; AC: clivagem aclica; AL: clivagem alqulica.

AAC2 e BAC2 (mais comuns): outros mecanismos somente em condies especficas;AAC1: SN1;soluo cida forte(baixa Nuc); R altamente impedidos(2,4,6-trimetilbenzico)

R com substituintes que estabilizam o on aclio.

E1CB: observado com R contendo H- cido; ocorre com a formao de um intermedirio

ceteno; observados na hidrlise de cloretos de cido, catalisada por aminas;

comprovado por incorporao de deutrio(CH3OD) ao carbono do produto.


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Os mecanismos de Hidrlise de steres IIOs mecanismos de Hidrlise de steres IIClivagem Abreviao* Mecanismo

AAL2 no observado

BAL2 C O

O

R

C + OH- C O

O

R

C OH C O-

O

R

+ C OH

AAL1 CHO R

R

O

C OH

O

R

+ R+ C OH

O

R

+ ROH + H+H2O

lquil-

xignio

BAL1C OR

O

R

C O-

O

R

+ R

+ C OH

O

R

+ ROHH2O

BAL2: SN2no carbono de R (saturado); R muito impedido(2,4,6tri-t-butilbenzoatos) e queno formam carboctions estveis (se no BAL1); observado na hidrlise de lactonas;confirmao: inverso de configurao no R.

AAL1: observado em condies muito cidase, com isso, de baixa nucleofilicidade;

com R, que formam carboctions estveis (R: CR3, allico, benzlico);com R impedidos (ataque nucleoflica dificultada); confirmao atravs da marcao com18O, pela isomerizao de R e pela observao de alcenos, alm do lcool esperado,

como produtos.BAL1: observado nas mesmas condies que o AAL1; solues fracamente bsicas e

nucleoflicas de baixa nucleofilicidade; com restos R que podem formar carboction

estveis.


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39

Os mecanismos de Hidrlise de steres IIIOs mecanismos de Hidrlise de steres IIIFormao de alcenos na hidrlise de ster pelo mecanismo BAL1:

R CO

O C

R"

R"CH3

CRO

O

+ CR"

R"

CH3H2O

CR"

R"

OH

CH3

C CR"

R"

H

H+ CR

O

OH

+ CRO

OH

a reao anloga pode ocorrer naAAL1, aps a protonao do ster; o lcool formado sofre racemizao; podem ocorrer rearranjos do carboction(formao do lcool rearranjado).

Em soluo aquosa com cidos e bases fortes ocorre, normalmente, CAEou CBE:

Exceo: steres com substituntes - I no R, nos quais pode ocorrer CBG.

H O

H

CR

OR'O

(- I )

lentoB H + HO C O

-

OR'

Rrpido

B-

produtos


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40

Os mecanismos de Hidrlise de steres IVOs mecanismos de Hidrlise de steres IVCatlise Nucleoflica:Catlise Nucleoflica: com aminas tercirias, imidazol e piridina.

R C O

OAr+

+ H2O + R C

O

OH

N

N

H

R C

O

N N + ArOH

1

1

R C

O

N N

N

N

H

funciona com steres contendo bons grupos de partida(- OAr); o intermedirio 1precisa ser mais reativo frente hidrlisedo que o ster;

a amina deve reagir mais rapidamente com o ster do que a H2O; OR (OAr) precisa ser um melhor grupo de partida (menos bsico) que a amina;

evidentemente, a catlise nucleoflica no pode funcionarcom aminassecundriaseprimrias. porque ?

Catlise nucleoflica com anions carboxilatos: envolve os anidridos correspondentes como intermedirios.

Este tipo de catlise importante na catlise intramolecular.

CATLISE INTRACATLISE INTRA MOLECULARMOLECULAR


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41

CATLISE INTRACATLISE INTRA--MOLECULARMOLECULARcatalisador na mesma molcula: eficincia muito maiorfatores geomtricos; fator entrpico; determinao da concentrao efetiva;(comparao com o sistema inter-molecular)CAG Intramolecular na Hidrlise de Cetais / Acetais

modelos para a catlise enzimticada lysozymeque hidrolisa ligaes acetal em polisacardios.

0 2 4 6 8 10-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

kob

s

pH

CO2

OC

O

CO2H

Ph

H

O C O

CO2HH

PhCO

OH

1

O C O

CO2-

H

PhCO

OH

O C O

CO2-

H

PhCO

O-

K1 K2

OCH OC

O O R

COO

H

O

OR

O+

HO

CO

O

forma mono-ionizada mais eficientemente hidrolisada:catlise cida geral pela carboxila (forma protonada);catlise nucleofilica pelo carboxilato (forma desprotonada).


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Catlise Intramolecular na Hidrlise de steresCatlise Intramolecular na Hidrlise de steres

(i) Derivados do cido acetilssaliclico:Estes derivados so muito estudados devido importncia biolgica;

OC

O

CH3

CO OH

Possveis mecanismos:Catlise nucleoflica;CBG observada experimentalmente;CAGdo ataque de H2O.

O

C

O

CH3

C

O

O-C

OC

O

O

O-

CH3

O-

CO

CCH3

O O

H2O

OH

CO-

O

+CH3COOH

rpido

O CO

CH3

CO

O O HH

O C

O

CH3OH

CO2H

O

CO2H

+ CH3CO

OH

lento rpido

O C

O

CH3

C O

O

H

O C

CH3

OH

HO

CO2-

OH

CO2-

+ CH3CO2Hrpido

OHH

Catlisenucleoflica:

Catlisebsica geral:

Catlisecida geral:

(ii) M t d ft l t


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(ii)Mono steres de ftalatos:

C O

OR'

C

O

OH

. cat. nucleoflica com R' bons GP (dinitrofenil)

. resto CAG ou CBG

(iii) Catlise intra-molecular com nuclefilos de nitrognio

nestes casos, o nclefilo de nitrognio muito estudado o imidazol, que

contido no aminocido histidina, o qual faz parte do centro ativo de muitas

enzimas hidrolticas;

o composto 2foi estudado como modelo de enzimas hidrolticas

os perfils de pHde 2contm regies onde o k no depende do pH; fato queindica a ocorrncia de catlise intra-molecular;


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44

-2 0 2 4 6 8 10 12 14-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

log

k

pH

O C CH3

ONNH

2

O C CH3

ONNH H

O

NNHC

CH3

O O

NNH C CH3

O

O

HH

catlise cida geralCAG

catlise bsica geralCBG

catlise nucleoflica

pH 0 a 2:v ~ [H+]; CAE intermolecularpH 2 a 4:v pH; CAG intramolecularpH 4 a 6:v ~pH; pKade imidazol;pH 6 a 9:v pH; CBG intramolecularpH > 9:v ~ [OH-]; CBE intermolecular

pH < 2 e pH > 9:catlise especfica

intermolecular: [H+] ou[OH-] altos;concorrncia com acatlise intramolecular.


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Catlise bifuncionalCatlise bifuncional(i) Aminlise de steres catalisada por 2-piridona:

2-piridona

N

H

O N OH

R N

H

HC

CH3

O ArO

N HO

RNH C

OH

CH3

OAr RNH C CH3

O

+ HOAr

NHO NOH+

Mecanismo da catlise bifuncional com 2-piridona:


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46

(ii) Formao de iminas com , - DIAMINAS:

etildiamina reage 1000 vezes mais rapidamente de que elilamina;

transferncia intra-molecular de proton

RC O

R'+ H2N (CH2)2N(CH3)2

H

R2C

N

OH

(CH2)2

NH

H

(CH3)2

H

N

H

NCH2

CH2

H

R

O

CR

H3C CH3

produtos

++

o passo limitante neste caso a des-hidratao, no o ataque nucleoflicoda amina carbonila;

na transferncia intramolecular de prton, o estado de transio linearnas ligaes O-H-N: com isso um anel de 7 o ideal para este estado de

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Compostos_Carbonilicos