5.8 Algumas Importantes Exceções à Regra

Resposta Este reagente é apenas um ilídio de enxofre, usado para converter

cetonas em epóxidos. Assim, nosso produto é:

PROBLEMAS Preveja o produto principal de cada uma das reações vistas a seguir:

5.8 ALGUMAS IMPORTANTES EXCEÇÕES À REGRA

No início deste capítulo, vimos uma regra de ouro que nos ajudou a entender a maior parte da química que exploramos. A regra é: sempre que puder, forme novamente a carbonila, mas nunca expulse H– ou C–.

A verdade é que há poucas, e raras, exceções a esta regra. Nesta seção,

vamos examinar duas das exceções.

Na reação de Cannizzaro, “parece” que estamos expulsando o H– para

formar novamente uma carbonila. Não vou entrar em muitos detalhes da reação de Cannizzaro, porque esta reação tem muito pouca utilidade em síntese. É improvável que você utilize esta reação mais de uma vez, se tanto. Então, apenas a mencionarei de passagem. Procure a reação no seu livro-texto e nas suas anotações de aula. Se você não precisar conhecer esta reação, então, poderá ignorá-la. Porém, se precisa conhecer a reação, então, deverá examinar cuidadosamente o mecanismo no seu livro-texto. Se se concentrar na etapa em que H– é expulso, vai ver que H– realmente não é expulso por si mesmo. Em lugar disso, ele é transferido de um lugar para outro. E, neste sentido, podemos entendê-lo um pouco melhor. É verdade que o H– é muito instável para ser eliminado como grupo de saída. É por isto que nunca expulsamos o H– para a solução. Porém, na reação de Cannizzaro, ele realmente nunca é eliminado como grupo de saída.

Agora vamos explorar outra exceção à regra de ouro. Há uma reação em que

parece que estamos formando novamente um grupo carbonila expulsando o C–. Esta reação, chamada de reação de Baeyer-Villiger, é extremamente útil. Se você souber como usá-la de modo adequado, verá que pode utilizá-la muitas vezes para resolver problemas de síntese neste curso. Dessa forma, passaremos algum tempo discutindo esta reação agora.

A reação de Baeyer-Villiger utiliza um peroxiácido como reagente:

O R pode ser qualquer coisa. Ele pode ser um grupo metila ou um grupo muito maior. Há muitos peroxiácidos comuns. O peroxiácido mais comum é o MCPBA (ácido meta-cloroperoxibenzoico), assim, quando você encontrar as letras MCPBA, deverá reconhecer que estamos falando de um peroxiácido:

Este reagente (ou qualquer outro peroxiácido) pode ser usado para inserir um átomo de oxigênio próximo ao grupo carbonila de uma cetona, produzindo um éster:

Você ainda pode usar a mesma reação para converter um aldeído em um ácido carboxílico:

Uma vez mais, o resultado desta reação é “inserir” um átomo de oxigênio próximo ao grupo carbonila. Trata-se de uma ferramenta sintética muito útil; então, vejamos o mecanismo no qual ele funciona. Em primeiro lugar, o peroxiácido funciona como nucleófilo e ataca o grupo carbonila, exatamente como qualquer outro nucleófilo:

O intermediário resultante, então, pode sofrer uma transferência de próton intramolecular, como a que é vista a seguir:

Esta etapa pode ocorrer de modo intramolecular (em vez de necessitar de duas etapas de transferência de próton separadas) porque envolve um estado de transição de cinco membros (e não um estado de transição de quatro membros, que seria muito tensionado). E a força motriz desta etapa de transferência de próton intramolecular pode ser explicada em termos da estabilidade da carga positiva. Especificamente, uma carga positiva localizada foi substituída por uma carga positiva estabilizada por ressonância.

Se nos concentrarmos no intermediário gerado pela etapa de transferência de

próton intramolecular apresentada antes, concluímos que a única maneira de formar mais uma vez o grupo carbonila é expulsar o grupo que foi inserido recentemente:

É verdade que isto provavelmente acontece, mas não leva à formação de um novo produto. Ela apenas regenera a cetona de partida. Assim, aplicamos nossa regra de ouro para ver se alguma coisa a mais pode acontecer. Em outras palavras, examinamos para verificar se podemos expulsar qualquer outro grupo de saída. Nossa regra de ouro nos diz que nunca se expulsa H– ou C–. E nós não vemos quaisquer outros grupos para expulsar. PORÉM, esta é a exceção à regra de ouro. Quando um grupo carbonila é atacado por um peroxiácido, realmente há alguma coisa a mais que pode acontecer. É única nesta situação, e você não verá isto em qualquer outro mecanismo (então, não se preocupe em tentar aplicar esta próxima etapa a qualquer outro mecanismo). Ocorre um rearranjo no qual diz-se que um grupo alquila migra:

Examine com cuidado o destino do grupo alquila que migra (em destaque na figura anterior). Observe que o grupo carbonila está sendo formado novamente para expulsar este grupo R, o qual migra para o átomo de oxigênio vizinho. Em outras palavras, parece que estamos expulsando o C–. Mas a verdade é que não estamos realmente expulsando o C– para a solução por si só. Afinal, o C– é por demais instável. Ao contrário, ele está simplesmente migrando de um lugar para outro (ele está migrando para atacar o átomo de oxigênio vizinho). Na verdade, ele nunca se torna C– em nenhum instante. E isto explica como podemos ter uma exceção aqui.

Este mecanismo é de fato bizarro, e você não deve se preocupar se sentir que

não poderia prever quando isto possa acontecer em outras situações. Esta provavelmente é a primeira vez que você estará vendo um rearranjo que não envolve um carbocátion. Então, é mesmo diferente. Você não precisará aplicar este mecanismo a nenhuma outra situação. Então, por ora, não se concentre demais neste mecanismo. Em vez disso, concentremo-nos em como usar esta reação quando você estiver resolvendo problemas de síntese, porque ela será muito útil se for conhecida.

Para usar esta reação adequadamente, você precisará saber como prever onde

o átomo de oxigênio é inserido. Por exemplo, considere a cetona vista a seguir:

Esta cetona é assimétrica, de modo que devemos decidir onde o átomo de oxigênio será inserido durante uma reação de Baeyer-Villiger. Qual dos dois produtos vistos a seguir é o esperado?

Para responder a esta questão, precisamos saber qual grupo alquila tem maior probabilidade de migrar. Se você voltar ao mecanismo anterior, verá que o grupo R que migra é o que termina ligado ao átomo de oxigênio no produto. Assim, temos apenas que decidir que grupo alquila pode migrar mais rapidamente.

Há uma ordem de quão rápido os grupos alquila podem migrar nesta reação,

e chamamos isto de “aptidão migratória”:

Observe que os grupos fenila têm aptidão migratória semelhante à dos grupos alquila secundários. Observe também que H é o mais rápido para migrar. Isto explica como podemos usar esta reação para converter aldeídos em ácidos carboxílicos:

H migra mais rápido do que qualquer outro grupo, então, não importa qual é o grupo R.

Se não houver um H no composto (em outras palavras, se você está

começando com uma cetona em lugar de um aldeído), então, deverá procurar o grupo alquila mais substituído. Por exemplo:

Observe que o átomo de oxigênio está inserido no lado que é mais substituído.

Para utilizar esta reação em síntese, você deve certificar-se de que pode

prever onde o átomo de oxigênio será inserido. Resolvamos alguns problemas para nos certificar de que você entendeu.

EXERCÍCIO 5.74 Preveja o produto principal da reação vista a seguir:

Resposta Uma cetona está sendo tratada com um peroxiácido, então,

esperamos que ocorra uma reação de Baeyer-Villiger. Examinamos

atentamente nossa cetona de partida e vemos que ela é assimétrica. Então,

precisamos prever onde o átomo de oxigênio se inserirá. Examinamos ambos

os lados e vemos que o lado esquerdo é mais substituído. O grupo R mais

substituído migrará mais rápido e é onde o átomo de oxigênio será inserido.

Este caso específico é um exemplo interessante, pois a inserção de um

átomo de oxigênio causa uma expansão do anel:

O produto não é apenas um éster, mas é um éster cíclico. Os ésteres cíclicos

são chamados de lactonas.