Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)
14.9 Epoxidação Enantiosseletiva
prescrever carbamazepina para um paciente, potenciais interações de fármacos têm que ser
levadas em conta. Esse é um exemplo de um fator importante que os médicos têm que
considerar — especi camente, o efeito
14.9 Epoxidação Enantiosseletiva
Quando o epóxido que está se formando é quiral, ambos os métodos
anteriores irão proporcionar uma mistura racêmica.
Isto é, os dois enantiômeros são formados em quantidades iguais, pois o
epóxido pode ser formado em cada uma das faces do alqueno com a mesma
probabilidade.
para preparar epóxidos serão ineficientes, pois metade do produto não pode
ser utilizado e tem de ser separado do produto desejado. Para favorecer a
formação de apenas um enantiômero, temos de alguma forma favorecer a
epoxidação em uma face do alqueno. K. Barry Sharpless, atualmente no
Scripps Research Institute, imaginou que isso podia ser realizado com um
catalisador quiral. Ele concluiu que um catalisador quiral podia, em teoria,
criar um ambiente quiral que favoreceria a epoxidação em uma face do
alqueno. Especificamente, um catalisador quiral pode diminuir a energia de
ativação para a formação de um enantiômero muito mais do que para o
outro enantiômero (Figura 14.2). Desse modo, um catalisador quiral
favorece a produção de um enantiômero sobre o outro, levando a um
excesso enantiomérico (ee). Sharpless conseguiu desenvolver tal catalisador
para a epoxidação enantiosseletiva de álcoois alílicos. Um álcool alílico é
um alqueno em que um grupo hidroxila está ligado a uma posição alílica.
Lembre-se de que a posição alílica é a posição ao lado de uma ligação
C=C.
FIGURA 14.2
Um diagrama de energia que apresenta o efeito de um catalisador quiral. A formação de um enantiômero é mais efetivamente catalisada do que do outro enantiômero.
O catalisador de Sharpless é constituído de tetraisopropóxido de titânio e
um enantiômero de tartarato de dietila (DET).
O tetraisopropóxido de titânio forma um complexo quiral com o (+)-DET
ou com o (−)-DET, e este complexo atua como catalisador quiral. Na
presença desse catalisador, um agente oxidante, tal como o terc-butil-
hidroperóxido (ROOH, em que R = terc-butila), pode ser utilizado para
converter o alqueno em um epóxido. O resultado estereoquímico da reação
depende de se o catalisador quiral foi formado com (+)-DET ou (−)-DET.
Ambos os enantiômeros de DET são facilmente disponíveis, e qualquer um
deles pode ser utilizado. Escolhendo entre (+)-DET ou (−)-DET, é possível
controlar que enantiômero é obtido.
Esse processo é altamente enantiosseletivo e é extremamente bem-sucedido
para uma ampla variedade de álcoois alílicos. A dupla ligação no material de partida pode ser mono-, di-, tri- ou tetrassubstituída. Este processo é
extremamente útil para a química orgânica sintética experimental porque
permite a introdução de um centro de quiralidade com enantiosseletividade.
Desde o trabalho pioneiro de Sharpless no campo da epoxidação
enantiosseletiva, muito mais reagentes foram desenvolvidos para a
epoxidação assimétrica de outros alquenos que não requerem a presença de
um grupo hidroxila alílico. Sharpless foi fundamental para a abertura de
uma porta importante e foi um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Química
em 2001 (os outros ganhadores foram Knowles e Noyori, que utilizaram um
raciocínio semelhante para desenvolver catalisadores quirais para reações de
hidrogenação assimétrica, como foi discutido na Seção 9.7).
Para prever o produto de uma epoxidação assimétrica de Sharpless,
orientamos a molécula de modo que o grupo hidroxila alílico aparece no
canto superior direito (Figura 14.3). Quando posicionado dessa forma, o
(+)-DET propicia a formação do epóxido acima do plano e o (−)-DET a
formação do epóxido abaixo do plano.
FIGURA 14.3
Um método para prever o resultado de uma epoxidação de Sharpless.