Desafios

7.77 Um método comum para confirmar a estrutura proposta e a estereoquímica de um produto natural é realizar a síntese total da estrutura proposta e, em seguida, comparar as suas propriedades espectroscópicas (Capítulos 15 e 16) com aquelas do produto natural. Esta técnica foi utilizada para verificar a estrutura da (−)-camero-onanol, uma substância isolada a partir do óleo essencial da planta de floração Echniops giganteus (Org. Lett. 2000, 2, 2717-2719). Durante a síntese do (±)-camero-onanol, a reação vista a seguir foi utilizada. Represente um mecanismo plausível para essa transformação.

7.78 A tienamicina é um potente agente bactericida isolado a partir do caldo de fermentação do micro-organismo de solo Streptomyces cattleya. O processo S 2 visto a N seguir foi utilizado em uma síntese da tienamicina (J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6161-6163).

(a) Represente o produto deste processo (substância 3).

(b) O nucleófilo apresenta um anel de seis membros com dois átomos de enxofre, chamado de anel de ditiano. Explique por que o anel de ditiano na substância 3 existe principalmente em duas conformações, enquanto o anel de ditiano na substância 2 existe principalmente em uma única conformação.

7.79 O 2-octilsulfonato, oticamente puro, foi tratado com diferentes misturas de água e dioxano, e a pureza ótica do produto resultante (2-octanol) encontrada varia com a razão entre a água e o dioxano, como mostrado na tabela vista a seguir (J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 287-291). Dado que dioxano possui bastante átomos de oxigênio nucleofílico, forneça um mecanismo completo que explique a variação na pureza óptica do produto devido a mudanças na composição do solvente.

7.80 Cloreto de ciclopropila (1) geralmente não pode ser convertido em ciclopropanol (4) através de uma reação de substituição direta, porque reações de abertura de anel indesejadas ocorrem. O esquema reacional visto a seguir representa um método alternativo para a preparação de ciclopropanol (Tetrahedron Lett. 1967, 8, 4941-4944).

(a) A substância 2 é um poderoso nucleófilo, e para os nossos propósitos vamos tratar o MgCl + como um contraíon. A transformação de 2 em 3 é realizada por meio de um processo do tipo S 2. Represente um mecanismo para esse processo e identifique o grupo N

de saída.

(b) Explique por que a conversão de 2 em 3 é um processo irreversível.

(c) Sob condições ácidas aquosas, 3 pode ser convertido em 4 através de um processo de S 1 ou através de um processo S 2. Represente um mecanismo completo para cada um N N

desses processos reacionais.

(d) Durante a conversão de 3 em 4, um outro álcool (ROH) é formado como um subproduto. Represente a estrutura deste álcool.

7.81 A substância 1 foi preparada durante uma síntese recente de 1-desoxinojirimicina, uma substância com aplicação na quimioterapia do HIV (Org. Lett. 2010, 12, 136-139). Após a formação, a substância 1 rapidamente sofre contração do anel na presença de íons cloreto para formar a substância 2. Proponha um mecanismo plausível que inclua uma justificativa para o resultado estereoquímico.

7.82 Derivados halogenados do tolueno sofrerão hidrólise por meio de um processo S 1: N

A velocidade de hidrólise é dependente de dois fatores principais: (1) da estabilidade do grupo de saída e (2) da estabilidade do carbocátion intermediário. A tabela vista a seguir apresenta as velocidades de hidrólise (× 10 4/min) para os derivados halogenados do tolueno a 30°C em acetona aquosa a 50% (J. Am. Chem. Soc. 1951, 73, 22-23):

Z = H Z = Cl Z = Br

X = H, Y = Cl 0,22 2,21 31,1

X = Cl, Y = Cl 2,21 110,5 2122

X = Br, Y = Br 6,85 1803 1131

Usando esses dados, responda às seguintes perguntas:

(a) Usando a Figura 7.28, determine se o cloreto ou o brometo é o melhor grupo de saída e explique sua escolha. Em seguida, determine se os dados de hidrólise apoiam a sua escolha. Explique.

(b) Determine se um carbocátion é estabilizado por um grupo cloro adjacente (ou seja, um átomo de cloro ligado diretamente ao C +). Justifique sua escolha pela representação de estruturas de ressonância para o carbocátion.

(c) Determine se um carbocátion é estabilizado por um grupo bromo adjacente (ou seja, um átomo de bromo ligado diretamente ao C+). Justifique sua escolha pela representação de estruturas de ressonância para o carbocátion.

(d) Determine se um carbocátion é mais estabilizado por um grupo cloro adjacente ou por um grupo bromo adjacente.

(e) Para essas reações de hidrólise, determine qual é o fator mais importante na determinação da velocidade de hidrólise: a estabilidade do grupo de saída ou a estabilidade do carbocátion. Explique sua escolha.

7.83 Reações de substituição bimoleculares ocorrem geralmente em centros de hibridização 3 2 sp , mas geralmente não ocorrem em centros de hibridização sp. Esta seletividade é claramente observada na conversão de 2 em 3, na sequência reacional mostrada a seguir. Entretanto, a conversão de 3 em 4 parece ser um exemplo raro de um processo do tipo S 2 2 que ocorre em um centro com hibridização sp (J. Am. Chem Soc.

N

2004, 126, 6868-6869).

(a) Represente as estruturas de 2 e 3.

(b) Na conversão de 3 em 4, a amida de sódio (NaNH2) se comporta como uma base, e a amônia é o solvente. Represente um mecanismo para a conversão de 3 em 4 e certifique-se de mostrar o estado de transição para este processo.

(c) Explique como o resultado estereoquímico desta transformação é consistente com um processo do tipo S 2. N

7.84 Quando o brometo de alquila visto a seguir é tratado com acetato de sódio em CH CN, dois produtos são formados. O produto minoritário retém o anel de três membros 3

do material de partida, enquanto o produto principal apresenta um anel de quatro membros (J. Org. Chem. 2012, 77, 3181-3190). Proponha um mecanismo plausível que explique a formação dos dois produtos. (Sugestão: Você pode encontrar inspiração para a sua

resposta na seção medicamente falando na Seção 7.9.)

7.85 Biotina (substância 4) é uma vitamina essencial que desempenha um papel fundamental em diversos processos fisiológicos importantes. Uma síntese total da biotina, desenvolvida por cientistas da Hoffmann-La Roche, envolveu a preparação da substância 1 (J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 6460-6462). Na conversão de 1 em 4, é necessária a remoção do grupo OH, o que foi conseguido em várias etapas. Primeiro, o grupo OH foi substituído por Cl através do tratamento de 1 com SOCl para dar 3. O mecanismo para a 2 conversão de 1 em 3 avança através do intermediário 2, que tem um excelente grupo de saída (SO Cl). Ejeção desse grupo de saída provoca a liberação de gás SO e um íon 2 2 cloreto, o que pode ocorrer se 2 for atacado por um íon cloreto em uma reação S 2. Neste N caso, espera-se a transformação de 2 em 3 para avançar através de inversão de configuração. Entretanto, a análise cristalográfica de raios X da substância 3 revelou que a transformação ocorreu com uma retenção líquida de configuração, como mostrado. Proponha um mecanismo que explique este resultado curioso. (Sugestão: Talvez seja útil

você consultar a seção medicamente falando na Seção 7.9.)

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