Síntese de anéis de benzeno substituídos II

RKA10GM Mais uma vez, nosso objetivo é sintetizar moléculas orgânicas simples a partir do benzeno. E desta vez, nosso objetivo é fazer esta molécula aqui à direita. Vamos usar o conceito de retrossíntese. Então, voltando para trás e pensando sobre o que poderia ser um precursor imediato desta molécula aqui. Para fazer isso, vamos analisar os grupos que estão ligados ao nosso anel. Aqui temos um grupo amino e sabemos que é um orto-para-dirigente. Sabemos disso por causa do par solitário de elétrons neste nitrogênio ao lado do nosso anel. E por aqui, temos um ácido carboxílico funcional ligado ao nosso anel. Sabemos que este é parcialmente positivo, o que torna este um meta-dirigente. Até agora, não falamos de nenhuma reação que adicionaria um grupo amino na posição meta no grupo do ácido carboxílico. Mas falamos sobre como colocar um grupo nitro na posição meta, para um grupo de ácido carboxílico. Então, vamos transformar este grupo amino em um grupo nitro. Vamos em frente e desenhemos nosso anel de benzeno aqui. Iremos em frente e colocaremos o nosso ácido carboxílico aqui embaixo e, em vez de um grupo amino, vamos desenhar um grupo nitro. Tudo o que precisamos fazer agora é pensar em uma maneira de reduzir o nosso grupo nitro para o nosso grupo amino, e há muitas maneiras de se fazer isso. Uma coisa que você poderia usar seria um metal, como o ferro, e um ácido clorídrico. Você poderia ter usado uma lata. Você também poderia usar hidrogênio e um catalisador de metal, como o níquel. Existem muitas maneiras de reduzir um grupo nitro para um grupo amino em um anel de benzeno. E agora, sei como colocar este grupo nitro na posição meta para o meu ácido carboxílico. Então, temos um meta-dirigente aqui. Se tirar este grupo nitro, posso apresentar o precursor desta molécula, que deve ser apenas o ácido benzoico. Vou seguir em frente e desenhar o ácido benzoico. Tenho que pensar sobre os reagentes necessários para uma reação de nitração o que, naturalmente, será o ácido nítrico concentrado e o ácido sulfúrico concentrado. Assim, mais uma vez, porque minha carbonila está aqui, meu ácido carboxílico é meta-dirigente. O grupo nitro termina na posição meta. Então, agora tenho um ácido benzoico, e preciso fazer um ácido benzoico com benzeno. E se você pensar sobre uma das reações que fizemos no vídeo sobre a posição, conseguimos criar uma molécula de ácido benzoico a partir de um alquilbenzeno. Portanto, o precursor imediato desta molécula deve ser algum tipo de alquilbenzeno. Então, um anel de benzeno com um grupo alquila nele. Apenas para facilitar as coisas, vou colocar um grupo metil aqui. Então, um grupo metil. Assim, o tolueno será o nosso precursor imediato do ácido benzoico. Para oxidar a cadeia lateral de alquila, preciso adicionar algo como o dicromato de sódio. Então, Na₂Cr₂O₇. Uma fonte de prótons, então algo como o ácido sulfúrico e um pouco de calor. E isso é a oxidação de um alquilbenzeno. Você também poderia ter feito essa reação com permanganato e calor também. E você poderia ter escolhido qualquer número de carbonos de sua cadeia lateral de alquila. Então, escolhi um para facilitar. Este carbono, quando este grupo se oxida, se transformaria neste carbono. Agora, precisamos converter benzeno em tolueno. Assim, poderíamos fazer isso usando uma alquilação de Friedel-Crafts. Precisamos de um carbono, e este é o nosso cloreto de alquila. Preciso de um cloreto de alquila com um carbono. Então, CH₃Cl. E nosso catalisador para a alquilação de Friedel-Crafts seria um cloreto de alumínio, deste jeito. Nossa síntese está completa. Vamos avançar e atravessar as reações muito rapidamente. Vamos assegurar que tudo faça sentido. Começamos com o benzeno, e fizemos uma alquilação de Friedel-Crafts para colocar um grupo metil em nosso anel de benzeno, para formar o tolueno. Em seguida, oxidamos a nossa cadeia lateral de alquila com dicromato de sódio, para convertê-la em um ácido carboxílico que, agora, é um meta-dirigente. Então, quando você nitra seu anel, o seu grupo nitro é colocado em uma posição meta em relação ao ácido carboxílico. Finalmente, você reduz seu grupo nitro para transformá-lo em um grupo amino, e pronto. Vamos fazer mais um problema de síntese. Assim, podemos ver isto. Desta vez, a nossa molécula alvo está aqui na direita e, imediatamente, vejam o bromo na posição benzílica, o carbono ao lado do nosso anel de benzeno e, então, conheçam a reação que coloca um bromo na posição benzílica. Se você lembrar, essa é a reação de bromação de radicais livres. Então, posso seguir em frente e desenhar o precursor para esta molécula, que seria o anel de benzeno. Este bromo aqui está no nosso anel e teríamos apenas um grupo etil agora. Então, eu precisaria de algum NBS, algum calor, e eu poderia usar o tetracloreto de carbono como solvente e um peróxido para iniciar o mecanismo de radicais livres. E esta é uma reação de bromação de radicais livres, que coloca o bromo em uma posição benzílica. Tentando descobrir um precursor desta molécula, vamos analisar o tipo de grupos que temos no nosso anel. Assim, esse grupo etil é um grupo alquila. E lembre-se, é um orto-para-dirigente. Este bromo também é um orto-para-dirigente, por causa dos pares solitários de elétrons nele. Este é um orto-para-dirigente. Temos dois orto-para-dirigentes em nosso anel, mas estes orto-para-dirigentes são meta um para o outro. Precisamos pensar em uma maneira de transformar um dos orto-para-dirigentes em um meta-dirigente. Uma boa maneira de fazer isso seria transformar nosso grupo alquila em um grupo que tem carbonila, então um grupo acila. Então, pensando sobre a molécula precursora, desenho meu anel de benzeno, e vou deixar meu bromo aqui. E uma vez que o grupo alquila... Agora, vamos ter um grupo acila, porque o nosso grupo acila é um meta-dirigente. Então, este carbono é parcialmente positivo. Precisamos pensar em como reduzir um grupo acila para um grupo alquila. Uma maneira de fazer isso seria por meio de uma redução de Clemmensen. Então, você pega o zinco amalgamado. Pegamos algum zinco aqui e o amalgamamos com mercúrio, e também alguns HCl. Assim, reduziremos nosso grupo acila em um grupo alquila. Agora que temos este grupo acila, que é um meta-dirigente, nos permitiria adicionar um grupo meta de bromo para este grupo acila. Quando penso sobre o precursor desta molécula, simplesmente, tirei esse bromo. Então, tenho meu anel com um grupo de acila. Mais uma vez, uma vez que tenho um meta-dirigente aqui, tudo o que preciso fazer é uma reação de bromação. Mais uma vez, eu precisaria de um bromo. Eu precisaria do nosso catalisador, então, FeBr₃. E essa reação funcionará. Finalmente, tenho que passar do benzeno para esta molécula e posso fazer isso com a acilação de Friedel-Crafts. Eu precisaria de dois carbonos para fazer minha acilação de Friedel-Crafts. Então, do meu cloreto de acila, preciso fazer... Claro que tenho dois carbonos. E mais uma vez, meu catalisador precisa ser algo como o cloreto de alumínio, para essa reação de acilação de Friedel-Crafts. Assim, essa seria uma síntese completa. Vamos, mais uma vez, percorrer cada passo, começando pelo benzeno. Fazemos uma acilação de Friedel-Crafts para adicionar um grupo acila em nosso anel. Assim, ele é um meta-dirigente. Se seguirmos isso com a bromação, o bromo é adicionado na posição meta em relação ao nosso grupo acila. O nosso grupo acila, então reduzido, usando a amálgama de zinco, converteu-se em um grupo etil. E, finalmente, fazemos uma bromação de radicais livres, para colocar um bromo na posição benzílica. E acabamos. Pense sobre a retrossíntese. Também verifique e faça a análise se a sua síntese faz algum sentido.