Química Orgânica 2 · Adição e condensação aldólica
anti-2-[Hidroxi(4-nitrofenil)metil]ciclo-hexanona (prolina)
Condições: L-proline (cat.), DMSO, rt
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
A prolina se adiciona à ciclo-hexanona
A L-prolina é uma amina secundária, então seu nitrogênio se adiciona à carbonila da ciclo-hexanona como qualquer amina que forma uma enamina. A própria prolina fornece, pelo seu ácido carboxílico, o ácido de todas as transferências de próton; não se adiciona nenhum outro ácido nem base.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio da prolina ataca o carbono carbonílico da cetona.
- O par π do C=O se desloca para o oxigênio.
Transferência de próton para o alcóxido
O ácido carboxílico da prolina protona o oxigênio alcóxido do aduto zwitteriônico. Isso fornece o OH neutro da carbinolamina e deixa a prolina como carboxilato.
As setas curvas
- O par isolado do alcóxido captura o próton do ácido carboxílico.
- O par O–H permanece no oxigênio do carboxilato.
O carboxilato captura o próton N–H
O carboxilato remove o próton do nitrogênio com carga positiva. O nitrogênio neutro da carbinolamina agora tem o par isolado de que precisa para expulsar a água.
As setas curvas
- O par isolado do carboxilato captura o próton N–H.
- O par N–H volta ao nitrogênio como par isolado.
A perda de água fornece o íon imínio
O ácido carboxílico protona o OH da carbinolamina enquanto o par isolado do nitrogênio o expulsa, de modo que ele sai como água, e não como hidróxido. O resultado é o íon imínio, na forma de zwitterion com o carboxilato.
As setas curvas
- O par isolado do OH captura o próton do ácido carboxílico.
- O par O–H permanece no oxigênio do carboxilato.
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N.
- O par C–O sai com o oxigênio na forma de água.
O carboxilato forma a enamina
O íon imínio torna ácidos os hidrogênios do CH2 vizinho no anel, e o carboxilato remove um deles. A ligação dupla da enamina fica dentro do anel, e o anel pirrolidínico volta seu ácido carboxílico para o carbono da enamina que vai reagir (a enamina anti).
As setas curvas
- O par isolado do carboxilato captura o hidrogênio α, agora ácido, vizinho ao carbono do imínio.
- O par C–H forma a ligação C=C da enamina.
- O par π C=N volta para o nitrogênio.
A enamina ataca o aldeído (estado de transição de Houk–List)
O carbono da enamina ataca o 4-nitrobenzaldeído enquanto o ácido carboxílico faz ligação de hidrogênio com o oxigênio do aldeído e o protona à medida que a ligação C–C se forma. Nesse arranjo semelhante a uma cadeira, o grupo arila fica pseudoequatorial, então os dois novos estereocentros se formam anti um ao outro, (2S,1'R).
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio empurra em direção ao carbono, formando a ligação π C=N.
- O par π da enamina ataca o carbono do aldeído pela face mantida junto ao ácido carboxílico.
- O par π C=O do aldeído se desloca para o oxigênio.
- O oxigênio do alcóxido em formação captura o próton do ácido carboxílico mantido ao seu lado.
- O par O–H permanece no oxigênio do carboxilato.
A água se adiciona ao íon imínio
A hidrólise libera o produto e o catalisador. A água, aquela formada na condensação, se adiciona ao carbono do imínio e o par π C=N se desloca para o nitrogênio.
As setas curvas
- Um par isolado da água ataca o carbono do imínio.
- O par π C=N se desloca para o nitrogênio.
O carboxilato desprotona a água adicionada
O carboxilato remove um próton do oxigênio do oxônio. Isso fornece um hemiaminal neutro e regenera o ácido carboxílico.
As setas curvas
- O par isolado do carboxilato captura um próton O–H.
- O par O–H permanece no oxigênio.
O ácido protona o nitrogênio
O ácido carboxílico protona o nitrogênio do hemiaminal. Assim a prolina se torna um bom grupo abandonador neutro quando a ligação C–N se rompe.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio captura o próton do ácido carboxílico.
- O par O–H permanece no oxigênio do carboxilato.
A ligação C–N se rompe
O par isolado da hidroxila forma uma ligação π C=O e expulsa o nitrogênio protonado da prolina. A cetona é liberada na forma protonada e a prolina é regenerada como carboxilato.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio forma a ligação π C=O.
- O par C–N sai com o nitrogênio, liberando a prolina.
Transferência de próton final
O carboxilato remove o próton da cetona protonada. Isso fornece o aldol neutro e a prolina neutra, pronta para o próximo ciclo catalítico.
As setas curvas
- O par isolado do carboxilato captura o próton O–H da cetona protonada.
- O par O–H permanece no oxigênio, formando o C=O da cetona.
anti-2-[Hidroxi(4-nitrofenil)metil]ciclo-hexan-1-ona
O aldol anti (2S)-2-[(R)-hidroxi(4-nitrofenil)metil]ciclo-hexan-1-ona se forma como diastereoisômero principal com alto ee, e a L-prolina é regenerada. Os dois estereocentros são definidos pelo catalisador na única etapa de formação da ligação C–C.
O que você vai praticar
Desenhe a reação aldólica da ciclo-hexanona com 4-nitrobenzaldeído catalisada por L-prolina: formação do imínio e da enamina, formação da ligação C–C de Houk–List que define o par anti e hidrólise do imínio até o aldol anti.
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