6. Enois

Reações de Enois e
Enolatos
Organic Chemistry
4 th Edition
Paula Yurkanis Bruice
Irene Lee
Case Western Reserve University 1
Cleveland, OH
©2004, Prentice Hall

Acidez do Hidrogênio
Hidrogênio-a de Compostos
Carbonílicos
O
CH 3 -C-CH 2 -H +
O
A -
O ânion é estabilizado
por ressonância (enolato)
O
CH 3 -C-CH 2 CH 3 -C=CH 2
Resonance-stabilized enolate anion
-
+ H-A
2

Acidez do Hidrogênio
Hidrogênio-a de Compostos
Carbonílicos
Carbonílicos: : Valores de pK
Tipo de ligação pK a
CH 3 CH 2 O-H
O
CH 3 CCH 2 -H
CH 3 C C-H
CH 2 =CH-H
CH 3 CH 2 -H
16
20
25
44
51
pK a
3

Acidez C-H de Diferentes Derivados
Ésteres versus Aldeídos/Cetonas:
Deslocalização dos pares
de elétrons do oxigênio
Os elétrons no carbono a não são deslocalizados com facilidade devido à
existência da estrutura de ressonância na esquerda: Ésteres menos ácidos
Outros CC-H
H Ácidos:
nitroetano
pK a = 8,6
propanonitrila
pK a = 26
Deslocalização da carga
negativa do carbono a
N,N-dimetilacetamida
pK a = 30
4

Acidez do Hidrogênio
Hidrogênio-a de Compostos
Dicarbonílicos
A acidez do hidrogênio-a é atribuída à estabilização da
carga por ressonância. Maior deslocalização da carga.
5

Tautomerismo Ceto–Enôlico
Compostos Carbonílicos Simples: Predomina o Tautômero CETO
Compostos Dicarbonílicos : Aumento do Tautômero ENOL
ligação de
hidrogênio
Fenóis : Somente ‘Enol’ – Sistema Aromático
conjugação
100 % 0,0 %
7

Ânion
enolato
Tautômeros versus Estruturas de
Ressonância
O
-
CH 3 -C-CH 2
A - H-A
O
+ CH 3 -C-CH 3
Forma cetônica
Estruturas de Ressonância
Tautômeros
O
-
CH 3 -C=CH 2
H-A
OH
CH 3 -C=CH 2 + A
Forma enólica
-
8

O
H CH 2CH
CH 3CCHCCH 3
O
etanal
(acetaldeído)
O
H CH 2CCH 3
H
O
Equilíbrio Ceto Ceto–Enólico Enólico
K = 5 x 10 -6
CH 2
CH 3C
C
CH 2
H
OH
etenol
(álcool vinílico)
K = 6 x 10 -9
propanona
(acetona) 2-propenol
10%
2,4-pentanodiona
(acetilacetona)
hexano
O
H
C
C
H
O
OH
CH 3
CCH 3
90%
Z-4-hidroxipent-3-en-2-ona
Gº ~ + 9 kcal mol -1
Gº ~ + 11 kcal mol -1
9

Catálise Básica:
Catálise Ácida:
Mecanismos da Enolização
10

Catálise Básica
Catálise Ácida
Troca Hidrogênio – Deutério
C C
C
H
O
CH 3CHCH 2CH 3
2-butanona
C
H
C
C C
-
O
O
OD
C
+
O
+ D +
+ DO -
D 2O, DO -
O
CD 3CCD 2CH 3
1,1,1,3,3-pentadeuterio-2-butanona
C C
D OD C
C C
H
O D
D
C
-
O
O
C C
+ D C C
+ C
D
O
D
D
+ DOH
C
+ DO -
OD
O
+ H +
+ D +
11

Isomerização no Carbono Carbono-a
Isomerização cis/trans em 2,3-dialquilciclopentanona:
O
CH 3
CH 2CH=CH 2
10% KOH,
CH 3CH 2OH
Racemização da 3-fenil-2-butanona:
C 6H 5
H
H3C O
C CCH 3
(S)-3-fenil-2-butanona
CH3CH2O -
CH
CH 3CH2OH 3CH2O- C 6H 5
C
O - K +
CH 3
CH 2CH=CH 2
CH3CH2OH CH
H
3CH2O 3C
-
C
O -
CH 3
CH3CH2O -
CH3CH2OH CH3CH2OH O
H 3C
C 6H 5
H
CH 3
CH 2CH=CH 2
C CCH 3
aquiral (R)-3-fenil-2-butanona
O
12

Nucleofilicidade de Enois e Enolatos
Estrutura de ressonâncio do enol com separação de cargas
Porem: Todos os átomos possuem octeto.
Um Enol é um Melhor Nucleófilo do que um Alceno.
Compostos carbonílicos que formam enóis sofrem reações
com eletrófilos: substituição no carbono-a
13

Nucleofilicidade de Enois e Enolatos
Estrutura de Ressonâncio do Enolato estrutura com carga
negativa no oxigênio contribui mais.
Um Enolato é um Nucleófilo Bidentado
Reações no C ou O dependem do eletrófilo e das condições
de reação. A protonação ocorre preferencialmente no
oxigênio.
14

Mecanismo Geral da Substituição
Substituição-a a de Enois
Catálise Ácida: Via Enol
Catálise Básica: Via Enolato
15

Halogenação Catalisada por Ácido
Sob condições ácidas, um único hidrogênio-a é
substituído pelo bromo.
16

Halogenação Catalisada por Base
Sob condições básicas, todos os hidrogênios-a são
substituídos pelo bromo.
17

Conversão de Metil Cetona à Ácido
Carboxílico (Reação Reação Halofórmio
Halofórmio)
Reação Halofórmio
Halofórmio: :
18

Halogenação
Halogenação-a de Cetonas Cetonas: : Comparação
entre Catálise Ácida e Básica
O
CH 3CCH 3
CH 2CCH 3
Br
O
+ H +
- H +
+ H +
- H +
O
CH 3CCH 3
H
CH 2CCH 3
Equilíbrio acima mais favorável:
Efeito –I do bromo desestabiliza o
ácido correspondente
Br
O
H
O
RC CH2 H + OH C + HOH
O
O
R
CH 2
RC CH H + OH C C + HOH
Br
Equilíbrio abaixo mais favorável:
Efeito –I do bromo estabiliza o enolato
O
R
H
Br
19

Formação de Enolato com Bases Fortes
LDA (amideto de diisopropil lítio)
20

Alquilação de Carbono Carbono-a de Compostos
Carbonílicos
Ocorrência de Poli-alquilação:
21

Alquilação de Carbono Carbono-a de Compostos
Carbonílicos
Carbonílicos: : Regio Regio-Química Química
Dois produtos diferentes podem ser formados com cetonas não
simétricas.
22

Alquilação de Compostos Carbonílicos
Carbonílicos: :
Regio Regio-Seletividade
Seletividade na Formação de Enolatos
enolatos regio-isômeros produtos regio-isoméricos
23

Alquilação de Compostos Carbonílicos
Carbonílicos: :
Enolatos Termodinâmicos
enolato mais estável
formado exclusivamente
alquilação descarboxilação
ambos os grupos são
introduzidos de
maneira regio-seletiva
Formação altamente preferencial do enolato mais estável, pela abstração do H mais ácido (duplamente
ativado pelos grupo cetos e éster), enolato termodinâmico.
KH como base
forte e pequena
formação do
enolato conjugado
enolato não-conjugado
não formado
Formação altamente preferencial do enolato conjugado mais estável, enolato termodinâmico.
Ph
24

Alquilação de Compostos Carbonílicos
Carbonílicos: :
Equivalentes de Enolatos Termodinâmicos
Silil enol éter com
C=C mais substituida
enolato de Li
termodinâmico
Este método permite a alquilação regio-específica de compostos carbonílicos no
carbono mais substituido.
Formação preferencial do silil silil-enol enol éter mais substituido:
enol minoritário:
menos substituido
enol majoritário: mais
substituido
25

Alquilação de Compostos Carbonílicos
Carbonílicos: :
Formação de Enolatos Cinéticos
Enolato Cinético formado com base forte e grande:
adicionar a cetona a
à
H menos acessível
(mais impedido)
H mais acessível
(menos impedido)
enolato cinético
Adição da cetona à base para ter sempre excesso de base e nunca excesso de cetona
não desprotonada, evitando cambio de proton entre enolato e cetona.
Alquilação de Cetona via Enolato Cinético:
26

Alquilação de Compostos Carbonílicos
Carbonílicos: :
Formação de Enolatos Cinéticos
Enolato Cinético formado com base forte e grande:
H mais acessível
(menos impedido)
adicionar a LDA
à -78 o C
Alquilação de 22-Metil
Metil-Ciclo Ciclo-Hexanona Hexanona via Enolato Cinético:
adicionar a LDA
à -78 o C
27

Enotatos Cinéticos e Termodinâmicos
enolato termodinâmico enolato cinético
Enolatos termodinâmicos: Enolatos cinéticos:
contendo C=C mais substituida; com C=C menos substituida
são mais estáveis; são menos estáveis
favorecidos por: (i) excesso de cetona; favorecidos por: (i) bases fortes e
(ii) tempo de reação longo; e (iii) grandes; (ii) temperatura baixa; (iii)
Temperatura alta. tempo de reação curto.
Condições de Equilíbrio Equilíbrio. Não Equilíbrio Equilíbrio.
28

Alquilação Regio Regio-Seletiva Seletiva de Diânions
A alquilação de acetoacetato de metila (via mono-ânion) ocorre no carbono
central.
A alquilação do di-ânion ocorre por reação do ânion menos estável (grupo metila
terminal) .
n-BuLi pode ser utilizado como base forte para a fomação do di-ânion,
porque o mono-ânion não é eltrofílico (não sofre ataque nucleofílico pelo n-
BuLi).
29

Adição Aldólica:
Condensação Aldólica
Aldol
Uma molécula de um composto carbonílico na forma
enólica age como nucleófilo e a forma carbonila do outro
composto como eletrófilo.
30

Condensação Aldólica
Mecanismo da Adição Aldólica: Catálise Básica
31

Condensação Aldólica
Eliminação de Água do Aldol: Catálise Básica
Um produto de adição aldol perde água para formar
um alceno conjugado.
32

Mecanismo Condensação Aldólica
OH
CH 3C C
H
O
HC
O
CH 3CH
H
H
O
CH 2
+ CH 2
O
CH 3CCH 2CH 2
H
O
CH
+ OH
H
C
O
+ OH H2C C + HOH
O
H
Catálise Básica
Passo 1: Geração do enolato Catálise
Passo 2: Ataque nucleofílico (do enolato ao carbono carbonílico)
Passo 3: Protonação do alcoxilato
Mecanismo da des-hidratação: E1 CB
OH
O
H
O
CH 3CCH 2CH 2
+ HOH CH3CCH2CH2 + HO -
CH 3C
OH
H
H
C C
+ HOH
H
H
O
3-hidroxibutanal (50 % - 60 %)
H
O
O
CH 3CH CHCH
+ HO
33

Condensação Aldólica com Cetona
Nesta cetona há so uma possibilidade de formação do
enolato, ocorre formação de somente um produto.
34

Condensação Aldólica com Cetona
Equilíbrio para formação do produto Aldol com acetona deslocado para esquerda
OH
CH3CCH2CCH3 CH 3
O
O
CH 3CCH 3
HO
OH
CH 3CCH 2CCH 3
94 % 6 %
CH 3
O
4-hidroxi-4-metil-2-pentanona
Equilíbrio não favorável para formação do produto
Obtenção do produto de des-hidratação: retirada da água do equilíbrio
NaOH, H 2O,
H 3C
O
C CHCCH 3
H3C 80 %
4-metil-3-penten-2-ona
+ H 2O
35

propanal 2-metilbutanal
Adição Aldólica Mista
36

Condensação Aldólica Cruzada (Mista): Etanal + Propanal
•Formação de quatro (04) produtos;
(i) etanal + etanal (enol)
(ii) propanal + etanal (enol)
O
CH 3CH
(iii) etanal + propanal (enol)
(iv) propanal + propanal (enol)
O
CH 3CH
CH 3CH 2CH
O
CH 3CH
O
CH 3CH 2CH
O
O
CH 3CH 2CH
não participa
O
CH 3CH
O
CH 3CH 2CH
O
CH 3CH 2CH
CH 3C
OH
H
O
CH 2CH
3-hidroxibutanal
CH 3CH 2C
OH
H
O
CH 2CH
3-hidroxipentanal
CH 3C
OH
O
CHCH
H CH3 3-hidroxi-2-metilbutanal
CH 3CH 2C
OH
O
CHCH
H CH3 3-hidroxi-2-metilpentanal
37

Adição Aldólica Mista
Um produto principal será formado se o outro composto
carbonílico não tiver carbono-a.
38

CH 3
CH 3CCHO
CH 3
Adição Aldólica Mista
Exemplos de Aldol Cruzada que levam a somente um produto:
CH 3
NaOH, H2O,
CH3CH2CHO CH3CCH propanal
CH 3
CH 3
CCHO
2,2-dimetilpropanal 2,4,4-trimetil-2-pentenal
+ H 2O
•2,2-dimetilpropanal não pode formar enol;
•usar menor quantidade de propanal para evitar auto-condensação deste,
•ordem da adição dos reagentes: 2,2-dimetilpropanal + base + propanal (lentamente).
CH 2CH 3
NaOH, H2O C6H5CH CHCHO + CH3CH2CH2CHO C6H5CH CHCH CCHO
- H2O 3-fenil-2-propenal butanal
55 %
2-etil-5-fenil-2,4-pentadienal
•3-fenil-2-propenal não pode formar enol;
•usar menor quantidade de butanal para evitar auto-condensação deste,
•ordem da adição dos reagentes: 3-fenil-2-propenal + base + butanal (lentamente).
39

O
CH 3CCH 2CH 2CCH 3
Condensação Aldólica Intramolecular:
Tamanho do Anel formado
2,5-Hexanodiona: Formação preferencial do anel de cinco, não de três.
O
NaOH, H 2O
2,5-hexanodiona 42 %
O
CH 3
+ H 2O
3-metil-2-ciclopentenona
O
O
CH 3CCH 2CH 2CCH 3
2,5-hexanodiona
HO , H 2O
H 3C
2-etanoil-1-metilciclopropanol
2,7-Octanodiona: Formação preferencial do anel de cinco, não de sete.
O
+ H 2O
CH 3
O
KOH, H2O CH3CCH2CH2CH2CH2CCH 3
b a
b
O
KOH, H 2O
a
+ H 2O
O
CH 3
CCH 3
3-metil-2-ciclo-heptenona 2,7-octanodiona 1-etanoil-2-metilciclopenteno
Formação de Anéis: 3 e 4 desfavorável pelos fatores entálpicos (tensão de anel);
5 e 6 favorável pelos fatores entálpicos e entrópicos;
> 7 desfavorável pelos fatores entrópicos.
O
OH
C
40
CH 3

Reações de Enolatos de Ésteres:
Condensação de Claisen
Mecanismo da Condensação de Claisen:
41

Condensação de Claisen vs vs. . Adição Aldólica
Condensação de Claisen Adição Aldólica
expulsão do GP RO - ;
formação de ligação
protonação do alcoolato
para formação do aldol
42

A Força Motriz da Reação é a Desprotonação
do b-Ceto Ceto Éster
pK a ~ 11 pK a ~ 16
A Condensação de Claisen requer um éster com dois
hidrogênios a e quantidades equimolares de base.
43

Catálise Básica
Catálise Ácida
Descarboxilação de b-Ceto Ceto Ácidos
3-oxobutanoato
(íon acetoacetato)
ácido 3-oxobutanóico
ácido acetoacético
um b-ceto ácido
ácido malônico
um di-ácido
estado de transição
cíclico envolvendo 6
elétrons - aromático
44

Descarboxilação de b-Ceto Ceto Ácidos
45

Alquilação de Compostos 1,3 1,3-Dicarbonílicos:
Dicarbonílicos:
Síntese do Éster Malónico
malonato de dietila
éster malônico
síntese de ácidos carboxílicos substituídos
Seqüência de Reação:
ácido carboxílico monosubstituído
em a
do haleto
de alquila
do éster
malônico
éster malônico substituído em a
ácido malônico substituído em a
46

Síntese do Éster Malónico Malónico: :
Preparação de ácidos carboxílicos dissubstituidos.
47

Síntese do Éster Aceto Aceto-Acético Acético: :
Preparação de metil cetonas substituídas.
3-oxobutanoato de etila
(acetoacetato de etila)
éster acetoacético
Seqüência da Reação.
metil cetona
substituída
do haleto
de alquila
do éster
acetoacético
48