Química Orgânica 2 · Adição e condensação aldólica
2-(Piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona por Mannich
Condições: HCHO, piperidine, HCl (cat.), EtOH, Δ
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 8 passos escritos
A piperidina se adiciona ao formaldeído
A piperidina, um bom nucleófilo, se adiciona à carbonila muito reativa do formaldeído. O HCl catalítico converteu parte da piperidina em cloreto de piperidínio, e o piperidínio é o ácido das transferências de próton seguintes.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio ataca o carbono do formaldeído.
- O par π do C=O se desloca para o oxigênio.
Transferência de próton para o oxigênio
O piperidínio protona o oxigênio alcóxido do zwitterion. Isso transforma o oxigênio em OH e libera uma piperidina.
As setas curvas
- O par isolado do alcóxido captura o próton N–H do piperidínio.
- O par N–H permanece no nitrogênio.
Desprotonação do nitrogênio
A piperidina remove o próton N–H do nitrogênio do amônio, formando a carbinolamina (hemiaminal) neutra do formaldeído.
As setas curvas
- O par isolado da piperidina captura o próton N–H.
- O par N–H permanece no nitrogênio da carbinolamina.
Protonação da hidroxila
O piperidínio protona o OH da carbinolamina para que ele possa sair como água. O hidróxido seria um péssimo grupo abandonador nesse meio ácido.
As setas curvas
- O par isolado da hidroxila captura o próton N–H do piperidínio.
- O par N–H permanece no nitrogênio.
A água sai: o íon imínio
O par isolado do nitrogênio expulsa a água e forma a ligação C=N+. O íon N-metilidenopiperidínio é o eletrófilo da reação de Mannich, mais reativo frente a um enol do que a própria cetona.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N.
- O par C–O sai com o oxigênio na forma de água.
A piperidina forma o enolato
A piperidina, a base mais forte presente, remove um hidrogênio α da ciclopentanona e gera uma pequena quantidade de seu enolato. O piperidínio é um ácido fraco demais para protonar a cetona, então nesse meio tamponado por amina a enolização passa pelo enolato.
As setas curvas
- O par isolado da piperidina captura o hidrogênio α, acidificado pelo grupo C=O.
- O par C–H forma a ligação C=C do enolato.
- O par π do C=O se desloca para o oxigênio, que fica com a carga negativa.
O enolato ataca o íon imínio
O par isolado do oxigênio do enolato empurra os elétrons da C=C para o carbono do imínio, formando a nova ligação C–C no carbono α e regenerando a cetona. O nitrogênio recupera o par π C=N e se torna uma amina terciária neutra.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio do enolato regenera a ligação C=O.
- O par π C=C ataca o carbono do imínio, formando a ligação C–C.
- O par π C=N se desloca para o nitrogênio, deixando uma amina neutra.
2-(Piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona
A 2-(piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona, a base de Mannich livre, se forma junto com água, como racemato. Ela costuma ser isolada como cloridrato após a adição de HCl.
O que você vai praticar
Desenhe a reação de Mannich da ciclopentanona, formaldeído e piperidina com HCl catalítico: formação do íon imínio, formação do enolato pela piperidina e formação da ligação C–C até a 2-(piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona.
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