Química Orgânica 2 · Substituição acílica e escolha do derivado
4-(Fenilacetil)morfolina a partir de ácido fenilacético via CDI
Condições: CDI (1,1′-carbonyldiimidazole), THF; then morpholine
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 12 passos escritos
O ácido protona o CDI
O 1,1′-carbonildiimidazol (CDI) é uma ureia formada por dois imidazóis. O ácido fenilacético cede seu próton O–H ao nitrogênio básico do anel de um dos imidazóis, transformando esse imidazol em um bom grupo abandonador neutro.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio básico do anel imidazol se liga ao próton do ácido.
- O par da ligação O–H permanece no oxigênio, gerando o carboxilato.
O carboxilato se adiciona à carbonila do CDI
O oxigênio do carboxilato ataca o carbono carbonílico do CDI protonado. O par π do C=O se desloca para o oxigênio, gerando um intermediário tetraédrico.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio do carboxilato forma a nova ligação O–C com o carbono carbonílico do CDI.
- Os elétrons π do C=O se deslocam para o oxigênio do CDI.
Sai imidazol, formando o anidrido misto
O alcóxido regenera o C=O e a ligação com o imidazol protonado se rompe; seus elétrons passam a formar uma ligação π C=N no anel, enquanto o par π do imidazólio volta para o nitrogênio. Sai imidazol neutro e resta um anidrido entre o ácido e o ácido imidazol-1-carboxílico.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio reconstrói a ligação π C=O.
- O par da ligação C–N se torna uma ligação π C=N dentro do anel imidazol que sai.
- O par π C=N do anel protonado se desloca para esse nitrogênio, neutralizando-o.
O imidazol ataca a carbonila da fenilacetila
O imidazol liberado agora se adiciona, por seu nitrogênio do tipo piridina, à carbonila fenilacetílica do anidrido misto. A extremidade do tipo carbonato é o grupo abandonador na etapa seguinte.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio do imidazol forma a nova ligação N–C com o carbono fenilacetílico.
- O par π do C=O se desloca para o oxigênio.
Sai o imidazol-1-carboxilato
O alcóxido regenera o C=O e a ligação C–O com a extremidade do tipo carbonato se rompe. Isso libera imidazol-1-carboxilato e deixa um íon N-acilimidazólio.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio reconstrói a ligação π da carbonila.
- A ligação C–O se rompe em direção ao oxigênio do carbamato que sai.
Transferência de próton para o anel do carbamato
O nitrogênio do anel do imidazol-1-carboxilato retira o próton N–H do íon acilimidazólio. O acilimidazol fica neutro e o carbamato se torna um zwitteríon pronto para perder CO2.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio do anel do carbamato se liga ao próton N–H.
- O par da ligação N–H forma uma ligação π C=N no anel do acilimidazol.
- O par π C=N⁺ do anel se desloca para o nitrogênio acilado, neutralizando-o.
A descarboxilação libera CO2
O par isolado do carboxilato forma um segundo C=O enquanto a ligação C–N se rompe em direção ao anel protonado. O dióxido de carbono borbulha para fora e um segundo imidazol neutro é liberado, o que leva a ativação até o fim.
As setas curvas
- O par isolado do O⁻ forma uma nova ligação π C=O, gerando CO2.
- O par da ligação C–N se torna uma ligação π C=N no anel que sai.
- O par π C=N do anel protonado se desloca para o seu nitrogênio.
A morfolina se adiciona ao acilimidazol
Quando cessa a liberação de CO2, adiciona-se a morfolina. Seu nitrogênio de amina secundária ataca o carbono carbonílico do 1-(fenilacetil)imidazol, que é reativo porque o nitrogênio do anel doa pouca densidade eletrônica ao C=O.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio da morfolina forma a nova ligação N–C com o carbono acílico.
- Os elétrons π do C=O se deslocam para o oxigênio.
O imidazol retira o próton do morfolínio
O imidazol livre, liberado durante a ativação, remove o próton do nitrogênio da morfolina, carregado positivamente. Essa é a primeira metade de um revezamento que leva o próton até o anel que vai sair.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio do imidazol se liga ao próton N–H.
- O par N–H permanece no nitrogênio da morfolina.
O imidazólio protona o anel que vai sair
O íon imidazólio transfere o próton para o nitrogênio básico do anel do imidazol acilado no intermediário tetraédrico. Agora esse anel pode sair como imidazol neutro.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio do anel se liga ao próton do imidazólio.
- O par N–H volta para o nitrogênio do imidazol livre.
Sai imidazol, formando a amida
O alcóxido regenera o C=O e a ligação C–N com o anel protonado se rompe; seus elétrons passam a formar uma ligação C=N no anel. Sai imidazol neutro e forma-se a amida da morfolina.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio reconstrói a ligação π da carbonila.
- O par da ligação C–N se torna uma ligação π C=N no anel que sai.
- O par π C=N do anel protonado se desloca para esse nitrogênio.
4-(Fenilacetil)morfolina
Forma-se 4-(fenilacetil)morfolina, tendo apenas dois imidazóis e CO2 como subprodutos. Acoplamentos com CDI dispensam base adicional e não deixam ureia para filtrar.
O que você vai praticar
Acople o ácido fenilacético à morfolina por meio do CDI: forme o 1-(fenilacetil)imidazol com perda de CO2 e depois deixe a morfolina deslocar o imidazol.
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