7.7 Reações de Aldóis

metila foi inserida na posição menos substituída, o que pode ser realizado

com o LDA e um haleto de metila:

 

PROBLEMAS Identifique os reagentes que você usaria para obter cada uma das transformações vistas a seguir:

 

7.7 REAÇÕES DE ALDÓIS

 

Até este ponto do capítulo, aprendemos como produzir enolatos e eles foram usados para atacar vários eletrófilos (inclusive halogênios e haletos de alquila). Nesta seção, vamos investigar o que acontece quando um enolato ataca uma cetona ou um aldeído.

Suponha que comecemos com uma cetona simples e a submetamos a

condições básicas, utilizando hidróxido como base. Já vimos que será estabelecido um equilíbrio entre a cetona e o enolato:

 

Se fizermos isto na presença de um eletrófilo, o enolato pode atacar o eletrófilo. E, então, o equilíbrio produzirá mais enolato para repor o estoque. Porém, e se não adicionarmos qualquer outro eletrófilo à mistura de reação? E se simplesmente tratarmos a cetona com hidróxido?

Acontece que realmente há um eletrófilo presente. Dissemos que o

enolato está em equilíbrio com a cetona (e há muita cetona presente). E as cetonas são eletrofílicas. Dedicamos um capítulo inteiro às reações que ocorrem quando as cetonas são atacadas. Então, o que acontece quando um enolato ataca uma cetona?

 

O enolato ataca a cetona formando um intermediário tetraédrico. Agora, nossa regra de ouro nos diz para tentar formar novamente a carbonila, mas não expulsar o H– ou o C–. Neste caso, não temos quaisquer grupos de saída que possam ser expulsos. Desse modo, a única maneira de remover a carga é protonar. Nestas condições básicas, a fonte de prótons é a água (não o H 3O+, porque a presença do H3O+ é insignificante em condições básicas):

Este é o produto inicial desta reação. Observe que o grupo OH está na posição β em relação ao grupo carbonila sobrevivente:

 

Este será o caso sempre que um enolato atacar um grupo carbonila, independentemente da estrutura da cetona de partida e da estrutura do enolato. O carbono alfa do enolato está atacando diretamente o grupo carbonila da cetona. Isto sempre colocará o grupo OH na posição beta. Sempre. Este produto é chamado de β-hidroxicetona, e a reação é chamada de adição aldólica.

Em geral, a reação não para aí (na β-hidroxicetona). Com aquecimento,

as condições básicas favorecem uma eliminação formando uma ligação dupla:

 

Este produto tem uma ligação dupla em conjugação com o grupo carbonila. A ligação dupla está localizada entre as posições α e β. Assim, o produto é chamado de cetona α, β-insaturada.

No laboratório, podemos frequentemente controlar até onde a reação

avança. A partir do cuidadoso controle das condições da reação (temperatura, concentrações etc.), geralmente podemos controlar se a reação para em uma β-hidroxicetona ou se continua até formar uma cetona α, β-insaturada. Então, você pode utilizar uma reação aldólica para formar qualquer um dos dois produtos.

Porém, você deve se familiarizar com a terminologia apropriada.

Quando você fizer todo o caminho até a cetona α, β-insaturada, chamamos a reação de condensação aldólica. Por definição, uma condensação é qualquer reação em que duas moléculas se unem e, no processo, é liberada uma molécula pequena. A molécula pequena pode ser N2 ou CO2 ou H2O etc. Neste caso, temos duas moléculas de cetona se unindo e, no processo, é liberada uma molécula de água:

 

Portanto, chamamos esta reação de condensação aldólica. Porém, e se controlarmos as condições da reação de modo a pararmos na β-hidroxicetona?

 

Se pararmos aqui, então, não podemos mais chamá-la de reação de

condensação, porque uma molécula de água não foi perdida no processo. Assim, em vez disso, chamamos a reação de adição aldólica. A diferença entre uma condensação aldólica e uma adição aldólica é até onde avançamos no processo:

Essa distinção (entre a adição aldólica e a condensação aldólica) com frequência não é considerada nos livros-texto, e você pode encontrar os termos sendo utilizados alternadamente no seu livro-texto. Estou aproveitando para destacar a distinção, pois acredito que será de ajuda para você se lembrar do mecanismo e dominá-lo (dividindo-o na sua mente em duas partes distintas, em que cada parte tem um nome específico).

O mecanismo de uma condensação aldólica é bastante direto. Porém, há

vezes em que pode ficar difícil ver que reagentes usar quando se propõe uma síntese. Então, tente pensar nele da maneira que o apresentamos há alguns momentos atrás:

 

Estamos removendo dois prótons alfa de uma cetona e removendo o átomo de oxigênio da outra cetona. Não confunda o esquema anterior com um mecanismo. Um mecanismo é aquele em que você apresenta todas as setas curvas e os intermediários. Porém, esta maneira de pensar na reação pode ser útil quando se propõe sínteses.

Em um caso em que são esperados dois estereoisômeros, o produto

principal será o que apresenta menos interações estéricas, por exemplo:

 

Vamos praticar um pouco.

 

EXERCÍCIO 7.37 Represente o produto da condensação aldólica

obtido quando o composto visto a seguir é aquecido na presença de íons

hidróxido:

 

Resposta Podemos certamente trabalhar no mecanismo para obter a

resposta e logo adquirirmos prática. Porém, por ora, vamos apenas nos

certificar de que podemos utilizar nosso método simples para representar

o produto esperado.

Começamos desenhando duas moléculas de cetona, de modo que o

oxigênio de uma cetona fique apontando diretamente para os prótons alfa

da outra cetona:

Em seguida, apagamos os dois prótons alfa e o átomo de oxigênio, e

juntamos os fragmentos (ligando-os com uma ligação dupla):

 

E isto é tudo. É uma maneira simples, mas poderosa, de pensar sobre esta

reação.

 

PROBLEMAS Preveja o produto principal de cada uma das reações vistas a seguir. Em cada caso, suponha que ocorra uma condensação e represente a cetona α, β-insaturada produzida,

Em todas as condensações aldólicas que vimos até este ponto, duas moléculas da mesma cetona reagiam entre si. Uma molécula de cetona era desprotonada dando um enolato, que, então, atacava outra molécula da mesma cetona. Porém, e se tivéssemos utilizado duas cetonas diferentes? Por exemplo, e se tentarmos realizar a transformação vista a seguir?

 

Observe que as cetonas são diferentes umas das outras. Obtemos o que é chamado de aldol cruzado. Este procedimento pode funcionar, mas deve-se ter cuidado para evitar a formação de muitos produtos diferentes. Para ver por que este é o caso, devemos entender que é possível aos enolatos e cetonas trocarem prótons:

 

Dessa maneira, você realmente não pode controlar que cetona será convertida em enolato. Isto significa que haverá mais de um tipo de enolato e mais de um tipo de cetona presente na solução (e você não pode impedir que isto aconteça). Portanto, há uma série de reações possíveis que podem ocorrer, e isto dará uma mistura de produtos indesejados.

Portanto, em termos práticos, é importante tentar evitar estes tipos de

situações. Há uma maneira fácil de evitar este problema. Se uma das cetonas não tem nenhum próton alfa, então, ela não pode formar um enolato. Por exemplo, considere o composto visto a seguir:

Este composto, chamado de benzaldeído, não tem prótons alfa. Portanto, ele não pode ser convertido em um enolato. Ele vai apenas esperar para ser atacado. A seguir está outro exemplo de um composto sem quaisquer prótons alfa:

 

 

Então, uma maneira de obter um aldol cruzado é certificar-se de que um dos reagentes não tenha prótons alfa. Isto minimizará o número de produtos potenciais. Seu livro-texto pode ou não apresentar métodos para obter um aldol cruzado onde ambas as cetonas de partida têm prótons alfa. Você deverá consultar seu livro-texto e suas anotações de aula para ver se precisa conhecer esses métodos.

 

EXERCÍCIO 7.41 Que reagentes você usaria para produzir o composto

visto a seguir, utilizando uma condensação aldólica?

 

Resposta Podemos adotar o mesmo método que usamos

anteriormente. Apenas precisamos realizá-lo de modo inverso.

Quebramos a molécula em dois fragmentos para inserir a água. Nós a

quebramos na ligação C==C:

E temos somente que decidir que fragmento recebe o átomo de oxigênio

e que fragmento recebe os prótons. O fragmento à esquerda já tem um

grupo carbonila, de modo que este fragmento deve receber os dois

prótons alfa. O fragmento à direita receberá um grupo carbonila no lugar

da ligação C==C:

 

PROBLEMAS Identifique que reagente você utilizaria para produzir cada um dos compostos vistos a seguir (utilizando uma condensação aldólica):

EXERCÍCIO 7.46 Proponha um mecanismo plausível para a

transformação vista a seguir:

 

Resposta Na primeira etapa, o hidróxido se comporta como uma base

e remove o próton gerando um enolato:

 

Então, este enolato pode se comportar como nucleófilo e atacar o

benzaldeído:

 

A água, então, funciona como fonte de prótons gerando a β-

hidroxicetona:

Finalmente, a água é eliminada gerando a cetona α, β-insaturada:

 

PROBLEMAS Agora vamos praticar um pouco representando mecanismos de condensações aldólicas. Represente um mecanismo para cada uma das transformações vistas a seguir. Você precisará de uma folha separada para escrever cada uma das suas respostas:

 

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