Química Orgânica 1 · Rearranjos de carbocátions e expansões de anel
Hidrólise do tosilato de ciclobutilmetila a ciclopentanol
Condições: H2O, 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 4 passos escritos
O tosilato sai enquanto o anel se expande
Um carbocátion primário é instável demais para se formar sozinho; por isso, uma ligação C–C do anel ciclobutano tensionado migra para o carbono CH2 enquanto a ligação C–O se rompe. O anel passa de quatro para cinco membros e a carga positiva surge no antigo carbono CH do anel.
As setas curvas
- O par ligante C–C do anel leva seu carbono CH2 até o carbono que está perdendo o tosilato, de modo que o cátion nunca fica num carbono primário.
- O par ligante C–O sai com o oxigênio, formando o ânion tosilato estabilizado por ressonância, um excelente grupo abandonador.
A água ataca o cátion ciclopentila
A água, que é o solvente, se adiciona ao cátion ciclopentila secundário. A expansão aliviou a maior parte da tensão do anel de quatro membros, então esse cátion é muito mais estável que o de origem.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio da água forma a nova ligação C–O com o carbono catiônico deficiente em elétrons.
Desprotone o íon oxônio
Uma segunda molécula de água remove um próton do álcool protonado. Isso gera ciclopentanol neutro e hidrônio, que junto com o tosilato corresponde ao subproduto ácido p-toluenossulfônico.
As setas curvas
- Um par isolado da segunda molécula de água captura o próton ácido O–H.
- O par ligante O–H fica com o oxigênio, neutralizando o álcool.
Ciclopentanol
O antigo carbono CH2 da cadeia lateral agora faz parte de um anel de cinco membros, e o OH fica no antigo carbono CH do anel. Todas as posições do anel do ciclopentanol são equivalentes, então se forma um único produto.
O que você vai praticar
Desenhe a hidrólise do tosilato de ciclobutilmetila: ionização concertada com a expansão do anel de quatro para cinco membros, captura do cátion ciclopentila pela água e desprotonação a ciclopentanol.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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