3.9 Estratégias de Síntese

 

Nesta seção, discutiremos algumas estratégias para os problemas mais difíceis que você pode esperar ver — problemas de síntese. Vamos começar com uma rápida revisão das reações que vimos anteriormente neste capítulo. Vimos como inserir muitos grupos diferentes em um anel benzênico:

 

Examine cuidadosamente o diagrama na figura anterior e certifique-se de

que conhece os reagentes que você utilizaria para chegar a cada uma destas transformações. Se você não estiver familiarizado com os reagentes, então, ficará totalmente sem poder resolver problemas de síntese.

Seria bom se todos os problemas de síntese fossem problemas de uma única

etapa, como o que é visto a seguir:

 

No entanto, normalmente os problemas de síntese requerem algumas etapas, em que você deverá inserir dois ou mais grupos em um anel, como o exemplo visto a seguir:

 

Quando lidar com tais problemas, há muitas considerações a ter em mente:

 

• Examine atentamente os grupos no anel e certifique-se de que sabe como

inserir cada grupo individualmente.

• Considere a ordem de eventos. Em outras palavras, que grupo você

inserirá primeiro? Depois que inserir o primeiro grupo, os efeitos direcionadores deste grupo determinarão onde o próximo grupo será inserido. Esta é uma consideração importante, pois afetará a posição relativa dos dois grupos do produto. No exemplo anterior, os dois grupos são orto um em relação ao outro. Assim, temos que escolher uma estratégia que insira os dois grupos orto um em relação ao outro.

• Leve em conta os efeitos estéricos (e determine quando você precisa

utilizar a sulfonação como grupo bloqueador).

 

Certamente existem outras considerações, mas estas ajudarão a começar a dominar problemas de síntese. A primeira consideração anterior é apenas um simples conhecimento dos reagentes necessários para inserir qualquer grupo em um anel. As duas últimas considerações podem ser resumidas assim: eletrônica e estérica (felizmente, isto facilitará para você se lembrar destas considerações). Sempre que você estiver resolvendo qualquer problema, tem sempre que considerar os efeitos eletrônicos e os efeitos estéricos. À medida que avançar neste curso, verá o mesmo tema em todo capítulo. Você vai descobrir que sempre deverá considerar os efeitos estéricos e os efeitos eletrônicos.

Tentemos utilizar estas considerações para resolver o problema que

acabamos de ver:

 

Comecemos nos certificando que sabemos inserir ambos os grupos

individualmente. Há dois grupos que precisamos inserir no anel: um grupo propila e um grupo nitro. O grupo nitro é fácil — simplesmente realizamos uma nitração (usando ácido sulfúrico e ácido nítrico). O grupo propila é um pouco mais complicado porque não podemos usar uma alquilação de Friedel–Crafts (lembre-se do rearranjo de carbocátions). Em lugar disto, devemos utilizar uma acilação de Friedel–Crafts seguida de uma redução para remover a ligação dupla C═O. Em suma, temos um total de três etapas: uma etapa para inserir o grupo nitro e duas etapas para inserir o grupo propila.

Agora, concentremo-nos nas considerações eletrônicas. Neste caso, podemos

começar a apreciar a importância da “ordem dos eventos”. Imagine que inserimos o grupo nitro primeiro. O grupo nitro é um direcionador meta, então, o grupo seguinte terminará sendo inserido na posição meta em relação ao grupo nitro. Isto não funciona para nós porque queremos que os grupos sejam orto um em relação ao outro no produto final. Dessa forma, decidimos que não podemos inserir o grupo nitro primeiro. Pelo contrário, tentemos inserir o grupo propila primeiro. Isto deverá funcionar porque o grupo propila é um direcionador orto-para. Então, o grupo propila direcionará o novo grupo nitro para a posição correta (orto). PORÉM, o grupo propila também direcionará para a posição para. E é onde entram os efeitos estéricos.

Quando examinamos os efeitos estéricos, encontramos uma dificuldade. Os

efeitos estéricos não estão a nosso favor aqui. Devemos esperar os resultados vistos a seguir:

 

Observe que o composto que queremos produzir é o produto secundário. Todavia, precisamos de uma maneira para obter o produto orto como nosso produto principal. E vimos exatamente como fazer isto. Simplesmente usamos a sulfonação para bloquear a posição para. Então, nossa síntese global será como a que é vista a seguir:

 

A resposta que acabamos de desenvolver pode ser resumida da forma vista a seguir:

Agora consideremos outro exemplo no qual a ordem dos eventos é particularmente relevante. Considere como você poderia chegar à transformação vista a seguir:

 

Neste caso, devemos inserir um grupo acila e um grupo nitro, e os dois grupos devem ser meta um em relação ao outro. Ambos os grupos são direcionadores meta, então, poderia parecer que podemos inseri-los em qualquer ordem (primeiro a acilação e, então, a nitração ou vice-versa). No entanto, há uma séria limitação em relação as reações de Friedel–Crafts que não mencionamos até agora. E esta limitação ditará a ordem dos eventos que devemos seguir neste caso. Acontece que uma reação de Friedel–Crafts não pode ser realizada em um anel que esteja ou moderadamente desativado ou fortemente desativado. Você pode realizar uma reação de Friedel–Crafts em um anel fracamente desativado (e, certamente, em um anel ativado). Mas não em um anel significativamente desativado — a reação simplesmente não funciona (você pode realizar outras reações com anéis desativados, como a bromação, mas não reações de Friedel– Crafts). Com isto em mente, o grupo nitro não pode ser inserido primeiro.

Esta síntese nos ensina a importância da “ordem dos eventos”. Sempre que você estiver tentando resolver um problema de síntese, considere a ordem dos eventos.

 

EXERCÍCIO 3.93 Proponha uma síntese eficiente para a transformação

vista a seguir:

 

Resposta Temos que inserir dois grupos no anel: um grupo etila e um

bromo. Primeiramente, certifiquemo-nos de saber que reagentes

empregaríamos para inserir cada grupo individualmente. Para inserir o bromo,

usaríamos o Br2 e um ácido de Lewis. Para inserir o grupo etila, usaríamos

uma alquilação de Friedel–Crafts (ou acilação seguida de uma redução).

Sempre que inserimos um grupo etila em um anel, não precisamos nos

preocupar com arranjos de carbocátion, então, podemos utilizar uma

alquilação simples (em vez de acilação seguida de redução).

Porém, vemos imediatamente um problema sério quando consideramos os

efeitos direcionadores de cada grupo. O bromo é direcionador orto-para,

então não podemos primeiro inserir o bromo no anel (se fizéssemos isto, não

obteríamos os grupos meta um em relação ao outro). E o grupo etila também é

direcionador orto-para. Então, para qualquer grupo que colocarmos primeiro,

não pareceria haver maneira de fazer com que estes dois grupos ficassem meta

um em relação ao outro.

A MENOS que seja realizada uma acilação (em lugar de uma alquilação).

Se fizermos isto, inseriremos primeiro um grupo acila no anel. E os grupos

acila são direcionadores meta. Isto nos permitiria inserir o bromo na posição

correta. Assim, nossa estratégia seria como a que é vista a seguir:

 

Os reagentes para nossa síntese proposta são os que se seguem:

 

Para cada um dos problemas vistos a seguir, proponha uma síntese eficiente. Em cada problema, você não precisa escrever os produtos de cada etapa de sua síntese. Simplesmente faça uma lista dos reagentes que usaria e coloque a lista na seta (exatamente como fizemos nos exemplos anteriores quando resumimos nossa solução). Você pode querer usar um pedaço de papel separado para ajudar a resolver cada um destes problemas.

Antes de finalizar este capítulo, é importante que você entenda o que

 

abordamos aqui e, mais importante, o que não abordamos. Não abordamos tudo o que o capítulo do seu livro-texto trata sobre substituição eletrofílica aromática. À medida que repassar suas anotações de aula e o capítulo do seu livro-texto, encontrará algumas reações que não tratamos aqui. Você vai precisar repassar seu livro-texto e suas anotações cuidadosamente para se certificar de que aprendeu tais reações. Você deverá verificar que abordamos 80%, ou até 90%, do que você pode ler em seu livro-texto.

A finalidade deste capítulo não foi abordar tudo, mas, em vez disso, servir

como alicerce para seu domínio de substituição eletrofílica aromática. Se você passou por este capítulo, então, deverá se sentir confortável com as etapas envolvidas na proposta de mecanismos, na previsão de produtos e na proposta de uma síntese. Você deverá saber como os efeitos direcionadores funcionam e como utilizá-los quando propuser sínteses. Você também deverá saber sobre efeitos estéricos e como utilizá-los quando propuser sínteses.

Com tudo isto como seu alicerce, você deverá agora estar pronto para

repassar seu livro-texto e anotações de aula, e refinar o restante do material que você tem que conhecer para seu exame. A partir deste alicerce que desenvolvemos neste capítulo, você deverá ver (assim espero) que o conteúdo do seu livro-texto parecerá fácil.

Resolva os problemas do seu livro-texto. Resolva todos. Boa sorte.

 

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