Aula 18 20 eliminação

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Aula 18 20 eliminação

  1. 1. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira CURSO: QUÍMICA QUIMICA ORGÂNICA TEÓRICA 1 Eliminação E1 e E2 Prof. Gustavo Pozza Silveira gustavo.silveira@iq.ufrgs.br www.iq.ufrgs.br/biolab 1
  2. 2. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Substituição e Eliminação Vimos que numa SN1 a velocidade da reação não depende da [Nu]. Quando tenta-se aumentar a [Nu] uma reação competitiva a SN1 pode acontecer a qual é conhecida como eliminação. www.iq.ufrgs.br/biolab 2
  3. 3. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Eliminação E2 Neste mecanismo duas moléculas participam da etapa determinante da velocidade de reação. Ó nucleófilo forte ataca o próton agindo assim como base. Com haletos de alquila menos impedidos, a utilização de bases fica restrita. Por que? www.iq.ufrgs.br/biolab 3
  4. 4. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Eliminação E1 Neste mecanismo, HSO4− não está envonvido na etapa determinante da velocidade da reação. Perceba que HSO4− é muito pouco básico e só remove o próton, pois é ainda mais fraco como nucleófilo. www.iq.ufrgs.br/biolab 4
  5. 5. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira E1 vs E2 No mecanismo E1 a etapa limitante é a formação do carbocátion, ou saída do GS. Ter em mente o exemplo do slide anterior. Mecanismo E2 é concertado, ou seja, a saída do próton e GS é concomitante. www.iq.ufrgs.br/biolab 5
  6. 6. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Nucleófilo: Eliminação vs Substituição Em termos da força da base Base fraca - Substituição www.iq.ufrgs.br/biolab Base forte - Eliminação 6
  7. 7. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Nucleófilo: Eliminação vs Substituição Em termos do tamanho da base Base pequena leva a SN2 Carbano primário Base grande leva a E2 www.iq.ufrgs.br/biolab 7
  8. 8. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Eliminação vs Substituição Temperatura Na substituição duas espécies reagem para formar duas novas espécies. Na eliminação, duas espécies formam 3 novoas espécies, ou seja, através deste mecanismo há um aumento na entropia do sistema. Assim, a eliminação é favorecida entropicamente com o aumento da temperatura. www.iq.ufrgs.br/biolab 8
  9. 9. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Síntese de Dienos (Sistemas Cíclicos) Adição eletrofílica em alcenos será alvo no próximo capítulo. No entanto, perceba que aqui t-BuOH é uma base forte (pKa = 18), porém muito volumosa para substituir o bromo . O ataque está impedido pelo cicloexil. Assim, a reação ocorre via dupla E2. www.iq.ufrgs.br/biolab 9
  10. 10. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Bases para Eliminação Amidinas são bases bastante volumosas e assim especiais para favorecer reações de eliminação. pKa 12 www.iq.ufrgs.br/biolab 10
  11. 11. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Bases para Eliminação Geralmnete, DBU ou DBN eliminarão HX pela sua reação com haletos de alquila. www.iq.ufrgs.br/biolab 11
  12. 12. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Solventes para Eliminação Solventes polares favorecerão E1. Neste caso, H2PO4− não é um bom nucleófico não sendo possível a SN1. A água ajuda a estabilizar o carbocátion formado. www.iq.ufrgs.br/biolab 12
  13. 13. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira As melhores eliminações E1 ocorrem a partir de álcoois terceários, os quais são facilmente obtidos pela adição de reagentes de Grignard a compostos carbonílicos. Adição de reagente de Grignard Mecanismo www.iq.ufrgs.br/biolab 13
  14. 14. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Regra de Bredt Vimos que carbonos “cabeça de ponte” não eram passíveis de formar carbocátion terciário. Assim, também não será possível formar duplas ligações nesses tipos de carbonos. www.iq.ufrgs.br/biolab 14
  15. 15. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira GS em Eliminações Geralmente, haletos de alquila favorecem E2, enquanto álcoois protonados E1. Porém, aminas também podem ser utilizadas como GS nessas reações. Mecanismo A utilização da base forte favorece a E2. www.iq.ufrgs.br/biolab 15
  16. 16. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Exercício: Dê o mecanismo para a seguinte reação: www.iq.ufrgs.br/biolab 16
  17. 17. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira GS em Eliminações Mecanismo E1 ou E2? Neste caso, a base fraca apenas assiste a remoção do próton no mecanismo E1. ≡ www.iq.ufrgs.br/biolab 17
  18. 18. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Como visto nas substituições, OH− não é um bom GS. OH− também não será um GS em E2. Álcoois primarios e secundários podem ser facilmentente transformados em sulfonatos. Assim, tratamento dos respectivos tosilatos com uma base forte: NaOMe; NaOEt; KOTBu; DBN ou DBU levam ao produto de eliminação por E2. www.iq.ufrgs.br/biolab 18
  19. 19. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Exercício: proponha um mecanismo para as seguintes reações: Que conclusões pode-se chegar pela utilização destas bases relativamente fortes e impedidas? www.iq.ufrgs.br/biolab 19
  20. 20. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Como visto anteriormente, álcoois primarios e secundários reagem com cloreto de tosila eliminando Cl−. Subsequente desprotonação assitida por piridina leva ao álcool tosilado desejado. piridina pKaH 5,21 cloreto de tosila www.iq.ufrgs.br/biolab 20
  21. 21. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira O mecanismo de mesilação é diferente do de tosilação de álcoois, uma vez que não há hidrogênio ácido no TsCl. Desta forma, trietilamina é utilizado como base para formação do respectivo carbânion o qual sofre um rearranjo para gerar o sulfeno com saída de cloreto. pKa 10,75 trietilamina Sulfeno: super eletrofílico ilida O sulfeno é então atacado pelo álcool (mesmo terciários) gerando um intermediário sulfôna ilida a qual leva ao álcool mesilado desejado. www.iq.ufrgs.br/biolab 21
  22. 22. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Efeitos Isotópicos Como determinar se uma eliminação segue um mecanismo de primeira ou segunda ordem? Em substituições faz-se um estudo variando-se um dos reagentes. Porém, em eliminações este método é mais complexo, visto que em E1 geralmente utiliza-se solvente como base. Cinética de reação variandose os isótopos: Se KIE > 1 reação segue E2: remoção do H+ ou D+ é determinante da vel. www.iq.ufrgs.br/biolab 22
  23. 23. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Efeitos Isotópicos www.iq.ufrgs.br/biolab 23
  24. 24. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Estereosseletividade E1 Em algumas reações que seguem E1 apenas um produto é possível de ser formado: Porém, existem casos onde 2 regioisômeros podem ser formados através deste mecanismo: www.iq.ufrgs.br/biolab 24
  25. 25. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Estereosseletividade E1 Existem casos ainda que dois possíveis estereoisômeros podem ser formados: Como prever qual isômero será o majoritário em uma reação E1? www.iq.ufrgs.br/biolab 25
  26. 26. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira O alceno Z também é mais energético do que o E. Por que? www.iq.ufrgs.br/biolab 26
  27. 27. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Estabilidade de Alcenos (Calor de hidrogenação) Calor de hidrogenação = 28,6 kcal/mol Calor de hidrogenação = 27,6 kcal/mol Impedimento estérico em alcenos cis (Z) geralmente é maior do que em alcenos (E) trans. www.iq.ufrgs.br/biolab 27
  28. 28. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Síntese do tamoxifen, droga utilizada no tratamento de cancer no seio. Age pela inibição do hormonio feminino estrogênio. Porém, essa rota sintética leva a preparação de ambos estereoisômeros. www.iq.ufrgs.br/biolab 28
  29. 29. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Exercício: proponha um mecanismo que explique a formação dos dois possíveis isômeros do tamoxifen. H2SO4 www.iq.ufrgs.br/biolab 29
  30. 30. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Regiosseletividade E1 Como explicar a regiosseletividade observada? www.iq.ufrgs.br/biolab 30
  31. 31. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira O alceno menos substituido também é mais energético do que o mais. Por que? www.iq.ufrgs.br/biolab 31
  32. 32. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Estabilidade de alcenos Alcenos mais substituídos são mais estáveis em detrimento de hiperconjugação www.iq.ufrgs.br/biolab 32
  33. 33. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira ET de E2 Anti-periplanar A ligação p é formada pela intereação do orbital ligante s C−H e s* C−X. Assim, estas ligações precisam estar no mesmo plano para a nova ligação ocorrer. Mais estável: Por que? A conformação anti-periplanar é mais estável devido ao menor impedimento estérico. www.iq.ufrgs.br/biolab 33
  34. 34. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira ET de E2 Anti-periplanar Exemplo: Alceno menos substituído H e Br precisam estar anti-periplanar para a reação acontecer. Assim, tem-se duas possibilidades: www.iq.ufrgs.br/biolab 34
  35. 35. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira E2 pode ser Estereoespecífica www.iq.ufrgs.br/biolab 35
  36. 36. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira E2 pode ser Estereoespecífica www.iq.ufrgs.br/biolab 36
  37. 37. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Reação Esterioespecífica vs Esteriosseletiva www.iq.ufrgs.br/biolab 37
  38. 38. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira E2 em Cicloalcanos Esta reação é estereoespecífica ou estereosseletiva? www.iq.ufrgs.br/biolab 38
  39. 39. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira E2 em Cicloalcanos Neste cicloalcano o alceno mais substituiído é formado em maior quantidade. Por que há possibilidade de formação de dois produtos? Por que? www.iq.ufrgs.br/biolab 39
  40. 40. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira E2 em Cicloalcanos Este esteroisômero forma um único produto, porém muito mais lentamente. Por que? www.iq.ufrgs.br/biolab 40
  41. 41. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Exercício: explique, através de mecanismo de reação, o contraste observado entre os dois produtos formados para as seguintes reações. www.iq.ufrgs.br/biolab 41
  42. 42. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Preparação de alcinos De modo semelhante a alcenos, alcinos são preparados preferencialmente por eliminação anti-perplanar. Eliminação syn periplanar também ocorre, porém muito mais lentamente. www.iq.ufrgs.br/biolab 42
  43. 43. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Preparação de alcinos Pode-se preparar alcinos utilizando-se dibrometos. Mecanismo? Perceba que o segundo equivalente da base promoveu uma eliminação syn. Como visto no slide anterior, esta eliminação é possível, porém mais lenta que a anti que nesta etapa não irá acontecer. www.iq.ufrgs.br/biolab 43
  44. 44. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Regiosseletividade Como visto anteriormente, esta reação segue E1 e forma o alceno mais substituído (criação do bom GS e nucleófilo fraco). Porém, ao utilizar KOCEt3 – uma base muito volumosa – obtêm-se o alceno menos substituído. www.iq.ufrgs.br/biolab 44
  45. 45. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Regiosseletividade CONCLUSÃO www.iq.ufrgs.br/biolab 45
  46. 46. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Resumo www.iq.ufrgs.br/biolab 46
  47. 47. Química Orgânica Teórica 1 – Eliminações Prof. Gustavo Pozza Silveira Resumo Pontos a serem considerados relativos a tabela anterior: www.iq.ufrgs.br/biolab 47

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