Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)
14.4 Éteres de Coroa
1. Interfere na liberação de neurotransmissores a partir da célula nervosa pré-sináptica
2. Interfere na ligação dos neurotransmissores nos receptores pós-sinápticos
3. Afeta a condutância iônica (o sinal elétrico que provoca a neurotransmissão)
4. Afeta a recaptação de neurotransmissores na célula pré-sináptica
É provável que o principal mecanismo de ação seja uma combinação de muitos desses fatores.
14.4 Éteres de Coroa
Éteres podem interagir com metais que tenham uma carga positiva completa
ou uma carga positiva parcial. Por exemplo, reagentes de Grignard são
formados na presença de um éter, tal como o dietil éter. Os pares de elétrons
livres no átomo de oxigênio servem para estabilizar a carga sobre o átomo
de magnésio. A interação é fraca, mas é necessária a fim de formar um
reagente de Grignard.
A PROPÓSITO
Embora, assim como os éteres, os álcoois (ROH) também tenham um átomo de oxigênio com pares de elétrons isolados, eles não podem ser utilizados para estabilizar os reagentes
de Grignard porque os álcoois possuem prótons ácidos. Como vimos na Seção 13.6, reagentes de Grignard não podem ser preparados na presença de prótons ácidos.
Charles J. Pedersen, trabalhando para a Du Pont, descobriu que a
interação entre éteres e íons metálicos é significativamente mais forte para
substâncias com múltiplos grupos éter. Tais substâncias são denominadas
poliéteres. Pedersen preparou e investigou as propriedades de diversos
poliéteres cíclicos, tais como os exemplos que são vistos a seguir. Pedersen
chamou esses poliéteres de éteres de coroa porque seus modelos
moleculares assemelham-se a coroas.
Essas substâncias contêm átomos de oxigênio múltiplos e, portanto, são
capazes de se ligar mais fortemente a íons metálicos. A nomenclatura
sistemática para essas substâncias pode ser complexa, de modo que
Pedersen desenvolveu um método simples para a sua nomeação. Ele usou a
fórmula X-coroa-Y, em que X indica o número total de átomos no anel e Y
representa o número de átomos de oxigênio. Por exemplo, 18-coroa-6 é um
anel de 18 membros, em que 6 dos 18 átomos são átomos de oxigênio.
FIGURA 14.1a
Um mapa eletrostático do 18-coroa-6 mostra os átomos de oxigênio de frente para o interior da cavidade interna.
As propriedades únicas dessas substâncias derivam da dimensão das
suas cavidades internas. Por exemplo, a cavidade interna do 18-coroa-6
confortavelmente hospeda um cátion potássio (K+). No mapa de potencial
eletrostático na Figura 14.1a, é evidente que todos os átomos de oxigênio
estão virados para o interior da cavidade, onde podem se ligar ao cátion
metálico. O modelo de espaço preenchido na Figura 14.1b mostra como um
cátion potássio se encaixa perfeitamente na cavidade interna. Uma vez no
interior da cavidade, o complexo inteiro tem uma superfície externa que se
assemelha a um hidrocarboneto, tornando o complexo solúvel em solventes
orgânicos. Desse modo, o 18-coroa-6 é capaz de solvatar íons potássio em
solventes orgânicos. Normalmente, o cátion de um metal por si só não seria
solúvel em um solvente apolar. A capacidade dos éteres de coroa de solvatar
cátions metálicos tem enormes implicações, tanto no campo da química
orgânica sintética quanto no campo da química medicinal. Como um
exemplo, considere o que acontece quando o KF e o 18-coroa-6 são
misturados juntos em benzeno (um solvente orgânico comum).
FIGURA 14.1b
Um modelo de espaço preenchido do 18-coroa-6 mostra que um cátion potássio pode se ajustar perfeitamente dentro da cavidade interna.
Sem o éter de coroa, o KF simplesmente não se dissolve em benzeno. A
presença do 18-coroa-6 gera um complexo que se dissolve em benzeno. O
resultado é uma solução contendo íons fluoreto, o que nos permite realizar
reações de substituição com o F− como um nucleófilo. Em geral, é muito
difícil de usar F− como um nucleófilo, porque ele geralmente também vai
interagir fortemente com os solventes polares em que se dissolve. A forte
interação entre os íons fluoreto e os solventes polares faz com que seja
difícil tornar o F− “livre” para servir como um nucleófilo. No entanto, o uso
do 18-coroa-6 permite a criação de íons fluoreto livres em um solvente
apolar, tornando possível reações de substituição. Por exemplo:
Outro exemplo é a capacidade do 18-coroa-6 em dissolver o permanganato
de potássio (KMnO4) em benzeno. Essa solução é muito útil para a
realização de uma grande variedade de reações de oxidação.
Outros cátions metálicos podem ser solvatados por outros éteres de
coroa. Por exemplo, um íon lítio é solvatado pelo 12-coroa-4, e um íon
sódio é solvatado pelo 15-coroa-5.
A descoberta dessas substâncias levou a um novo campo da química,
chamado química hóspede-hospedeiro. Por sua contribuição, Pedersen
compartilhou o Prêmio Nobel de Química, em 1987, juntamente com
Donald Cram e Jean-Marie Lehn, que também foram pioneiros no campo da
química hóspede-hospedeiro.
VERIFICAÇÃO CONCEITUAL
14.4 Identi que o reagente que falta para realizar as seguintes transformações: