Química Orgânica 2 · Substituição eletrofílica aromática
Formilação de Vilsmeier–Haack do pirrol a pirrol-2-carbaldeído
Condições: DMF, POCl3; then NaOAc, H2O
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 13 passos escritos
A DMF ataca o fósforo
O oxigênio carbonílico da DMF ataca o fósforo do POCl3 e um cloreto sai. O nitrogênio da amida empurra densidade eletrônica para esse oxigênio, tornando-o incomumente nucleofílico.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio da DMF se liga ao fósforo.
- Um par ligante P–Cl sai como cloreto.
O cloreto se adiciona ao carbono ativado
O cloreto ataca o carbono da DMF O-fosforilada e o par π C=O⁺ volta para o oxigênio. Isso deixa no carbono um bom grupo abandonador, o diclorofosfato.
As setas curvas
- Um par isolado do cloreto se liga ao carbono eletrofílico.
- O par π C=O⁺ volta para o oxigênio.
Forma-se o reagente de Vilsmeier
O par isolado do nitrogênio forma uma ligação π C=N e expulsa o diclorofosfato. O íon cloroimínio é um eletrófilo fraco, mas o pirrol, rico em elétrons, reage com ele facilmente.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N⁺.
- O par ligante C–O sai com o diclorofosfato.
O C2 do pirrol ataca o íon cloroimínio
A ligação π C2=C3 do pirrol se liga ao carbono do imínio e o par π C=N⁺ volta para o nitrogênio. C2 é escolhido porque seu cátion se deslocaliza por C3, C5 e nitrogênio.
As setas curvas
- O par π C2=C3 forma a nova ligação C–C com o carbono do imínio.
- O par π C=N⁺ volta para o nitrogênio do dimetilamino.
O nitrogênio do anel compartilha a carga
A ligação π C4=C5 se desloca em direção a C3 e o par isolado do nitrogênio do anel forma uma ligação π C5=N. Nessa estrutura contribuinte, todos os átomos têm octeto.
As setas curvas
- O par π C4=C5 se desloca em direção ao C3 catiônico.
- O par isolado do nitrogênio do anel forma uma ligação π com C5.
Rearomatização
O diclorofosfato remove o próton do C2 sp³. As ligações π voltam a se deslocar e o nitrogênio do anel recupera seu par isolado, de modo que o pirrol volta a ser aromático.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio do diclorofosfato se liga ao próton de C2.
- O par C–H forma a ligação π C2=C3.
- O par π C3=C4 se desloca para C4–C5.
- O par π N=C5 volta para o nitrogênio do anel.
O cloreto sai, gerando um íon imínio
O par isolado do dimetilamino expulsa o cloreto e forma um íon imínio conjugado com o anel do pirrol. Esse sal de imínio é estável até a adição de água.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N⁺.
- O par ligante C–Cl sai como cloreto.
A água se adiciona ao carbono do imínio
No tratamento (workup) com acetato de sódio aquoso, a água ataca o carbono do imínio e o par π C=N⁺ volta para o nitrogênio. O acetato de sódio tampona os ácidos fortes formados, e o pirrol, sensível, sobrevive.
As setas curvas
- Um par isolado da água se liga ao carbono do imínio.
- O par π C=N⁺ volta para o nitrogênio.
O acetato remove um próton do oxônio
O acetato captura um próton do oxigênio do oxônio, gerando um N,O-hemiaminal neutro e ácido acético.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio do acetato se liga a um próton do oxônio.
- O par O–H fica no oxigênio.
O ácido acético protona a amina
O ácido acético protona o nitrogênio do dimetilamino do hemiaminal. Isso transforma a dimetilamina em um grupo abandonador neutro.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio da amina se liga ao próton ácido.
- O par O–H fica no oxigênio, regenerando o acetato.
A dimetilamina é expulsa
O par isolado do OH forma uma ligação π C=O e expulsa a dimetilamina neutra. O produto é o aldeído protonado.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio forma a ligação π C=O.
- O par ligante C–N sai com o nitrogênio na forma de dimetilamina.
A dimetilamina remove o próton do O–H
A dimetilamina, a base mais forte presente, remove o próton do aldeído protonado. O aldeído neutro é liberado.
As setas curvas
- O par isolado da amina se liga ao próton do O–H.
- O par O–H volta para o oxigênio.
Pirrol-2-carbaldeído
Forma-se pirrol-2-carbaldeído, com cloreto de dimetilamônio e ácido diclorofosfórico (tamponado pelo acetato) como subprodutos.
O que você vai praticar
Desenhe o reagente de cloroimínio (Vilsmeier) formado a partir de DMF e POCl3, seu ataque pelo C2 do pirrol, a perda de cloreto e a hidrólise do íon imínio tamponada com acetato a pirrol-2-carbaldeído.
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