5.9 Como Abordar Problemas de Síntese

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

 

5.9 COMO ABORDAR PROBLEMAS DE SÍNTESE

 

Neste capítulo vimos muitas reações. Para resolver problemas de síntese, você vai precisar ter todas as reações ao seu alcance. No início deste capítulo, vimos algumas maneiras de produzir aldeídos e cetonas. Você se lembra das reações? Se não se lembrar, então, está com um problema. É por isto que, às vezes, a química orgânica pode ficar complicada. Não é suficiente ser um mestre em mecanismos. É um excelente começo, e constrói um excelente alicerce para entender a matéria. Mas, ao final, você tem que poder resolver problemas de síntese. E para fazer isto, deve ter todas as reações organizadas na sua cabeça.

Vamos começar com uma pequena revisão de tudo que vimos: Começamos com algumas maneiras de produzir cetonas e aldeídos (duas

maneiras de oxidar e, então, uma ozonólise). A seguir, exploramos nucleófilos de hidrogênio (NaBH e HAL) e nucleófilos de oxigênio (produzindo acetais) e 4

vimos que os acetais podem ser usados para proteger as cetonas. Prosseguindo, exploramos nucleófilos de enxofre (para formar tioacetais) e vimos como eles podem ser usados para reduzir cetonas e aldeídos. Em seguida, exploramos nucleófilos de nitrogênio (aminas primárias e aminas secundárias), examinamos aminas primárias especiais (hidroxilamina e hidrazina) e vimos como as hidrazonas podem ser utilizadas para reduzir cetonas a alcanos. Depois, passamos para três tipos de nucleófilos de carbono — reagentes de Grignard, ilídios de fósforo e ilídios de enxofre. Finalmente, examinamos a oxidação de Baeyer-Villiger, centrando nossa atenção na sua utilidade para síntese. É tudo o que vimos neste capítulo.

Nesta última seção do capítulo, juntaremos tudo para resolver problemas de

síntese. O primeiro passo é certificar-se de que você conhece estas reações suficientemente bem para tê-las à mão. Para garantir que você realize tal objetivo, tente fazer o que se segue. Separe uma folha de papel e tente escrever todas as reações listadas no parágrafo anterior (sem consultar o capítulo, se possível). Certifique-se de que pode representar todos os reagentes e todos os produtos. Caso não possa fazer isto, então, você simplesmente não está pronto para COMEÇAR a pensar em problemas de síntese. Os alunos com frequência se queixam de que simplesmente não sabem como abordar problemas de síntese. Mas a dificuldade geralmente NÃO se deve ao pouco conhecimento do aluno, mas, em vez disso, a dificuldade surge dos maus hábitos de estudo do aluno. Você PODE resolver problemas de síntese. Você poderia até gostar deles, acredite se quiser. Porém, tem que andar antes de poder correr. Se tentar correr antes de aprender a andar, vai tropeçar e se frustrará. Muitos alunos cometem este erro com problemas de síntese.

Assim, aceite meu conselho e concentre-se desde já no domínio das reações

individuais. Tente preencher a folha em branco com tudo que fizemos neste capítulo. Se você achar que terá que consultar o capítulo para obter os reagentes exatos (ou para ver quais são os produtos exatos), então, tudo bem. Faz parte do processo do estudo — PORÉM, não se engane pensando que você está pronto para problemas de síntese uma vez que tenha preenchido a folha de papel. Você não está pronto até poder preencher toda a folha de papel, do início ao fim, sem consultar nem uma vez o capítulo para ver os pormenores. Continue preenchendo uma nova folha, de novo e de novo, até poder fazer tudo sem ter que consultar alguma coisa. Idealmente, você deverá chegar ao ponto em que não precisa nem mesmo olhar o pequeno resumo que acabamos de fornecer. Você deverá chegar ao ponto em que pode reconstruir o resumo na sua cabeça e, então, com base no resumo, deverá poder fazer uma lista de todas as reações.

Parece muito trabalho. E é. Leva um tempo. Porém, quando você termina,

estará em ótima condição para começar a lidar com problemas de síntese. Se tiver preguiça e resolver não seguir meu conselho, então, não reclame depois se ficar frustrado com problemas de síntese. É sua própria culpa tentar correr antes de ter dominado a caminhada.

Assim que você chegar ao ponto em que tem todas as reações na ponta da

língua, então, pode voltar até aqui e tentar provar isto fazendo alguns problemas simples. Esses problemas são desenvolvidos para testar você na sua capacidade de listar os reagentes de que precisa para realizar transformações simples de etapa única. Uma vez que tenha as reações dominadas, então, poderemos passar adiante e conquistar alguns problemas de síntese de etapas múltiplas.

 

EXERCÍCIO 5.80 Que reagentes você usaria para realizar a transformação

vista a seguir?

Resposta Inspecionando o produto, podemos determinar imediatamente

que precisamos de um nucleófilo de nitrogênio. Precisamos somente decidir

que tipo de nucleófilo de nitrogênio. Como nosso produto é uma enamina,

vamos precisar de uma amina secundária. Quando examinamos o produto,

podemos determinar que precisamos utilizar a amina secundária vista a seguir:

 

Finalmente, apenas precisamos decidir se há alguma condição especial que

deveria ser mencionada. E aprendemos que há condições especiais para a

reação entre uma cetona e uma amina secundária. Especificamente,

precisamos ter catálise ácida e condições de Dean-Stark. Desse modo, nossa

resposta é:

 

PROBLEMAS Os problemas vistos a seguir foram desenvolvidos para ser simples, de modo que você possa provar a si mesmo que conhece bem estas reações. Eu recomendo muito que tire uma fotocópia dos problemas a seguir, antes de os preencher. Você poderia achar que vai emperrar em alguns problemas e poderia ser útil voltar a eles no futuro próximo para preenchê-los novamente. Os problemas a seguir não estão listados na ordem em que aparecem neste capítulo:

Se você se sentir confortável com estes problemas, então, deve estar pronto para seguir adiante para resolver alguns problemas de síntese de etapas múltiplas. Vejamos um exemplo:

 

EXERCÍCIO 5.101 Proponha uma síntese eficiente para a transformação

vista a seguir:

 

Resposta Esta transformação é um pouco mais complicada do que os

problemas anteriores, porque não pode ser realizada em uma etapa única.

Precisamos inserir um grupo etila, enquanto mantemos a presença do grupo

carbonila. Se utilizarmos um reagente de Grignard, poderemos inserir o grupo

etila, mas reduziremos a cetona a um álcool no processo:

Porém, este problema pode ser contornado facilmente, pois podemos oxidar o

álcool de volta a uma cetona:

 

Então, temos uma síntese de duas etapas para realizar esta transformação.

 

Antes de você tentar resolver alguns problemas por si só, há mais um ponto importante a respeito de problemas de síntese. Muito frequentemente, é útil trabalhar “de trás para a frente”. Chamamos isto de análise retrossintética. Vejamos um exemplo:

 

EXERCÍCIO 5.102 Proponha uma síntese eficiente para a transformação

vista a seguir:

 

Resposta Se nos concentrarmos no produto, observamos que se trata de

uma enamina. Vimos apenas uma maneira de produzir uma enamina — a

partir da reação entre uma cetona e uma amina secundária. Dessa maneira,

podemos trabalhar de trás para a frente:

Tudo que precisamos fazer é encontrar uma maneira de converter o composto

de partida em uma cetona. E vimos como fazê-lo. Podemos converter um

álcool em uma cetona utilizando uma reação de oxidação. Então, nossa síntese

é:

 

É claro que este último problema não foi muito difícil, porque teve uma solução em duas etapas. À medida que você resolver problemas que requerem mais etapas, esta abordagem (análise retrossintética) ficará cada vez mais importante. Mas não se preocupe. Você não terá que resolver problemas que exijam dez etapas. Isto está além do escopo deste curso. Em geral, você não terá que lidar com sínteses que exigem mais do que três a cinco etapas. Então, com bastante prática, é um fato real que você se tornará um mestre na solução de problemas de síntese. Uma vez mais, tudo depende de quão bem você conhecer todas as reações.

Ao resolver os problemas vistos a seguir, tenha em mente que raramente há

apenas uma resposta para um problema de síntese. À medida que aprendemos mais e mais reações, você verá que frequentemente há múltiplas maneiras corretas de chegar a uma transformação. Não fique parado pensando que tem que encontrar A resposta. Você poderá mesmo encontrar uma resposta perfeitamente aceitável que ninguém mais na sala pensou. São os momentos mais excitantes. Na realidade, há espaço para você expressar alguma criatividade quando resolver problemas de síntese. Agora vamos adquirir certa prática.

 

PROBLEMAS Para cada um dos problemas vistos a seguir, sugira uma síntese eficiente. Lembre-se de que pode haver mais de uma resposta correta para cada um destes problemas. Se você propõe uma resposta e ela não se encaixa na resposta dada ao final do livro, não desanime. Analise cuidadosamente sua resposta, pois ela também pode estar correta.

Neste capítulo, não vimos TODAS as reações que estão em seu livro-texto

ou anotações de aula. Abordamos as reações principais (provavelmente 90% ou 95% das reações que você precisa conhecer). A meta deste capítulo NÃO é abranger todas as reações. Ao contrário, nossa meta é lançar os fundamentos para você, quando estiver lendo seu livro-texto e anotações de aula. Vimos as semelhanças entre os mecanismos e vimos uma maneira simples de classificar todos os nucleóflos (nucleófilos de hidrogênio, nucleófilos de oxigênio, nucleófilos de enxofre etc.).

Agora você pode voltar ao seu livro-texto e anotações de aula e procurar as

reações que não abordamos neste capítulo. Com a base que construímos neste capítulo, você deverá estar em boa forma para preencher as lacunas e estudar com mais eficiência.

E certifique-se de fazer TODOS os problemas do seu livro-texto. Você

encontrará mais problemas de síntese nele. Quanto mais você praticar, melhor ficará. Boa sorte.

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