6.3 Haletos de Ácido

Trata-se de um mecanismo longo, com seis etapas. As duas etapas fundamentais (ataque da carbonila e, a seguir, formação novamente da cabonila) estão destacadas em cinza. Observe que as etapas de transferência de próton são necessárias em todos os três momentos possíveis ao longo do mecanismo (início, meio e fim). Posteriormente neste capítulo, vamos estudar esta reação com mais detalhes e explicaremos o raciocínio por trás de cada etapa de transferência de próton neste mecanismo.

 

6.3 HALETOS DE ÁCIDO

 

Conforme mencionamos, os haletos de ácido são os mais reativos dos derivados de ácidos carboxílicos, porque produzem os grupos de saída mais estáveis. Portanto, podemos preparar qualquer um dos outros derivados de ácido carboxílico a partir de haletos de ácido. Então, é crítico que você saiba como produzir um haleto de ácido. É muito comum encontrar um problema de síntese em que você precisa produzir um haleto de ácido em algum ponto da síntese.

Para produzir um haleto de ácido, seria bom se o Cl– atacasse um ácido

carboxílico diretamente, expulsando o HO– como grupo de saída:

 

Porém, isto não funciona, porque o HO– é menos estável do que o Cl–. Cl– não vai expulsar HO–, então, primeiramente devemos converter o grupo OH em um grupo diferente que POSSA ser expulso pelo Cl–. Assim, eis nossa estratégia:

 

O cloreto de tionila, SOCl , é um reagente comum utilizado para executar 2

ambas as etapas desta estratégia:

 

Um haleto de ácido geralmente pode ser obtido em boa quantidade por meio do tratamento de um ácido carboxílico com cloreto de tionila. Este reagente serve a dois objetivos em um balão de reação: 1) ele converte o grupo OH em um grupo de saída melhor e 2) ele serve como fonte de íons cloreto que atacarão o grupo carbonila e expulsarão o grupo de saída recém-formado. O primeiro objetivo (conversão do OH em um grupo de saída melhor) é atingido a partir do mecanismo visto a seguir:

 

O ácido carboxílico funciona como nucleófilo e ataca a ligação S ═O. A ligação S ═O é, então, formada (pela expulsão de um íon cloreto) seguida de uma etapa de transferência de próton. O resultado líquido destas três etapas é a conversão de um grupo OH em um grupo de saída melhor, atingindo, dessa forma, o primeiro objetivo.

O segundo objetivo é, então, realizado quando o íon cloreto (gerado

durante as etapas anteriores) ataca o grupo carbonila, expulsando o grupo de saída:

 

Observe que SO é formado como subproduto. Isto é importante porque o 2

SO2 é um gás, que borbulha para fora da solução, forçando, daí, a reação chegar à conclusão.

Agora que discutimos a preparação de haletos de ácido, estamos prontos

para explorar reações dos haletos de ácido. Veremos muitas reações. PORÉM, não tente memorizá-las. Pelo contrário, tente entender que todas elas seguem as mesmas regras gerais. Vimos na seção anterior que há duas etapas fundamentais (ataque e formação novamente da carbonila). Então, precisamos apenas ter cuidado com transferências de próton nos três momentos possíveis em que elas podem ser necessárias:

 

Com os haletos de ácido fica muito mais fácil, pois as transferências de próton geralmente ocorrem somente no fim do mecanismo (você pode pular “1” e “2” no diagrama anterior). Considere o exemplo visto a seguir, no qual um haleto de ácido é tratado com água gerando um ácido carboxílico:

 

Considere cuidadosamente as três etapas deste mecanismo: ataque,

formação novamente, desprotonação. Repita várias vezes bem rápido (ataque, formação novamente, desprotonação). Você vai verificar que esta ordem de eventos se mantém, repetindo-se em todas as reações que estamos prestes a ver.

Observe que os subprodutos da reação são Cl– e H3O+ que, juntos,

representam uma solução aquosa de HCl. O acúmulo de ácido frequentemente pode produzir reações indesejadas (dependendo de quais outros grupos funcionais possam estar presentes no composto), então, é usada piridina para remover o ácido assim que ele é produzido:

A piridina é a base que reage com o HCl formando o cloreto de piridínio. Este processo prende o HCl efetivamente de modo que ele fique indisponível para quaisquer outras reações paralelas.

 

 

Quando um haleto de ácido é tratado com um álcool, na presença de piridina, o produto é um éster:

 

O mecanismo deste processo tem as três etapas familiares: ataque, formação novamente e desprotonação:

 

Quando um haleto de ácido é tratado com uma amina, o produto é uma

amida:

Observe que a piridina não é usada neste caso. Em lugar dela, utilizamos dois equivalentes de amônia (duas vezes a quantidade de amônia na forma de cloreto de ácido). Um equivalente serve de nucleófilo na primeira etapa do mecanismo, e o outro equivalente serve de base na última etapa do mecanismo:

 

Uma vez mais, observe que este processo tem as três etapas familiares: ataque, formação novamente e desprotonação.

Agora consideremos o que acontece quando um haleto de ácido é

tratado com H– ou C–. Já vimos que H– e C– são especiais, porque eles atacam duas vezes:

 

Isto nos deixa com uma questão óbvia. E se quiséssemos atacar com C– apenas uma vez? Em outras palavras, suponha que desejássemos o resultado visto a seguir:

E se a cetona fosse o produto desejado? Temos um problema aqui, porque o reagente de Grignard atacará duas vezes. Não podemos impedir o ataque duplo. Se tentarmos usar exatamente um equivalente do reagente de Grignard, observaremos uma confusão de produtos (algumas moléculas do haleto de ácido serão atacadas duas vezes e outras não serão atacadas). Para preparar a cetona, precisamos de um nucleófilo de carbono que reaja somente com um haleto de ácido, mas que não reaja com uma cetona. E estamos com sorte, porque há uma classe de compostos que farão exatamente o que queremos. Eles são chamados de dialquilcupratos de lítio (R 2CuLi).

Você pode já ter conhecido estes compostos no volume 1 deste livro. Os

dialquilcupratos de lítio são nucleófilos de carbono, mas são menos reativos do que os reagentes de Grignard. Os dialquilcupratos de lítio reagem com os haletos de ácido, mas não com as cetonas. E, dessa maneira, podemos usar estes reagentes para converter haletos de ácidos em cetonas:

ATACAR APENAS UMA VEZ

 

Até este momento, vimos muitas reações, então, façamos uma rápida

revisão delas:

EXERCÍCIO 6.1 Proponha um mecanismo para a reação vista a seguir:

 

Resposta O material de partida é um cloreto de ácido, de modo que

consideramos cuidadosamente os reagentes. O HAL é um nucleófilo de

hidrogênio (fonte de H–), e espera-se que ele ataque o grupo carbonila

duas vezes:

Finalmente, será exigida uma transferência de próton no fim do

mecanismo:

 

Esta é, de fato, a razão pela qual a H2O está listada como reagente (em

uma etapa separada):

 

PROBLEMAS Proponha um mecanismo plausível para cada uma das reações vistas a seguir. Foi deixado espaço para você registrar sua resposta diretamente abaixo de cada reação:

EXERCÍCIO 6.7 Preveja o produto principal da reação vista a seguir:

Resposta Estamos começando com um haleto de ácido. Então, para

prever o produto principal desta reação, teremos que determinar se o

nucleófilo ataca uma ou duas vezes. O reagente é um dialquilcuprato de

lítio. Este reagente é um nucleófilo de carbono, mas não como um

reagente de Grignard — ele não ataca duas vezes. Em vez disso, ele só

ataca uma vez, pois é um nucleófilo de carbono muito brando, conforme

vimos anteriormente nesta seção. E espera-se que o produto seja uma

cetona:

 

PROBLEMAS Preveja o produto principal em cada um dos casos vistos a seguir:

EXERCÍCIO 6.13 Identifique os reagentes que você utilizaria para

obter a transformação vista a seguir:

 

Resposta Estamos começando com um ácido carboxílico e o produto

final é um álcool. Também observamos que há dois grupos metila no

produto:

 

Portanto, precisamos inserir dois grupos metila, o que significa que

precisamos atacar o grupo carbonila duas vezes. E, no processo, o grupo

carbonila tem que ser reduzido a um álcool. Isto parece ser uma reação de

Grignard.

Porém, temos que ser cuidadosos. Não podemos realizar uma reação

de Grignard com um ácido carboxílico. Lembre-se de que um reagente de

Grignard é sensível às suas condições — se houver quaisquer prótons

ácidos disponíveis, o reagente de Grignard será destruído. Como nosso

composto de partida (um ácido carboxílico) tem um próton ácido, temos

que, primeiramente, converter o ácido carboxílico em um haleto de ácido.

Então, nossa estratégia será como a que é vista a seguir:

 

E, para obter isto, utilizamos os seguintes reagentes: