Proteção de álcoois

RKA18MP - Olá, meu amigo e minha amiga! Às vezes, ao tentar sintetizar uma molécula, precisamos usar um grupo de proteção. Neste vídeo, vamos discutir como proteger álcoois através de um grupo trialquilsilila. Vamos dizer que nosso objetivo seja produzir este composto aqui da direita, e nós temos como reagente este composto aqui da esquerda. Poderíamos pensar que este composto organolítio funcionaria como nucleófilo. Ou seja, este par de elétrons disponível viria aqui e atacaria este carbono, que está carregado positivamente, ou com densidade de carga positiva, pois o bromo é mais eletronegativo e puxa o par de elétrons para ele. Por outro lado, este par de elétrons da ligação viria para o bromo, e estes dois carbonos entrariam nesta parte da molécula. Infelizmente, esta reação não ocorre, pois compostos organolítios não são apenas nucleófilos fortes. Eles podem ser também bases fortes. Por isso, o que realmente acontece é que este par de elétrons acaba funcionando como uma base de Lewis: ela vem e ataca este Hᐩ, retirando o próton daqui. Este par de elétrons vem para o oxigênio, produzindo um alcóxido. Vamos desenhar a estrutura: então nós temos um, dois, três, quatro carbonos, aqui, ligado, o Br. O que ficou aqui? O oxigênio tinha dois pares de elétrons, acabou ganhando mais um par do hidrogênio, adquirindo a carga negativa, e o lítio, com sua carga positiva. Então, nós temos um alcóxido no lugar. A questão com o grupo protetor é que precisamos impedir que a hidroxila reaja, ela não pode reagir. Se pudermos, de alguma forma, proteger este grupo, o que vai acontecer? Vai ocorrer a reação que nós queríamos com o grupo alvo. Essa é a ideia. E, em seguida, poderíamos remover o grupo protetor para formar este composto. Vamos demonstrar, então, como podemos usar um grupo protetor. Aqui na direita, nós temos o grupo cloreto de terc-butildimetilsílica. É um grupo terc-butil ligado no silício, o silício ligado no cloro, e dois grupos metil. Então, é o terc-butildimetilsílica. Ele pode ser chamado também de TBDMSCl, que é a sigla desse composto. Se olharmos a eletronegatividade, nós temos aqui um carbono, um outro carbono, um outro carbono e o cloro ligado ao silício. Então, todos são mais eletronegativos que o silício. Então, vai gerar, no silício, uma densidade de carga positiva. Então, o que vai acontecer? Um dos pares de elétrons disponível do oxigênio vai atuar como nucleófilo e atacar o silício, que vai ser um eletrófilo. Então, o que vai acontecer? Nós vamos ter este par de elétrons do oxigênio atacando o silício. Por outro lado, o que vai acontecer? Este hidrogênio vai sair com o cloro na forma de HCl, que vai ser perdido no processo. Quanto ao imidazol, uma das coisas que ele faz é ajudar a remover o HCl do processo. Esse mecanismo é um pouco mais complicado do que foi mostrado, mas essa é uma forma simples de imaginá-lo. Nós temos, como nucleófilo, o oxigênio do OH e, como eletrófilo, o silício. E vamos colocar o grupo de proteção no álcool. Vamos ver o produto que foi formado: nós temos como produto estes carbonos; ligado aqui, nós temos o Br; ligado aqui, nós temos o oxigênio, com quatro elétrons, ou seja, dois pares; entrou, aqui, o silício, ligado nos dois grupos metil e ligado no grupo terc-butil. Lembrando que o imidazol vai ajudar a remover o HCl. Em vez de desenharmos tudo isso ao redor do silício, nós poderíamos desenhar aqui um oxigênio, com seus dois pares de elétrons desemparelhados, e ligado no oxigênio, o TBDMS, que é o grupo protetor, que nada mais é do que o terc-butildimetilsilício. Seria apenas mais uma forma de representar esta porção da molécula. Agora que adicionamos o nosso grupo protetor, podemos proceder a reação com o composto organolítio. Vamos ver o que vai acontecer. Nós vamos desenhar o composto organolítio: a gente tem o Liᐩ e, também, o carbono fazendo três ligações com outro carbono e o hidrogênio, e aqui, o par de elétrons disponível, que pode agir como agente nucleofílico. O que vai acontecer? Este par de elétrons vai e atacar este carbono aqui, que está ligado no bromo. Por outro lado, este par de elétrons da ligação vem para o bromo. Então, o que nós vamos ter agora como produto? O que aconteceu com este carbono? Entrou este composto, então nós temos a tripla que acabou de entrar, estes dois carbonos fazendo a tripla ligação. Então, nós temos ligado aqui o oxigênio com seus dois pares disponíveis. Ligado nele, o silício, o silício ligado a dois radicais metil, ligado ao terc-butil. Lembrando: cadê os carbonos que entraram? Os carbonos que entraram, um está aqui e o outro está aqui. São estes dois carbonos, e este par de elétrons que veio para este carbono. Esse par de elétrons formou esta ligação entre a cadeia e estes dois carbonos que entraram. Então, aqui, é esta ligação que foi formada. Muito bem. Agora, a reação desejada ocorreu e o grupo protetor pode ser retirado. Para removê-lo, para produzir um composto alvo, precisamos de algo que reaja seletivamente com o silício. Então, nós vamos usar o fluoreto de tetrabutilamônio. Então, vamos colocar aqui o fluoreto de tetrabutilamônio, que é uma fonte boa de ânions fluoreto. Então, vamos desenhar: o flúor, família 7A. Como ele ganhou um elétron, ele é um ânion negativo, ele está com oito elétrons. Então, está aí o íon fluoreto, que normalmente é um nucleófilo extremamente pobre. Todavia, ele é na verdade seletivo para o silício, e ele funciona como nucleófilo para o silício. Então, ele vai vir aqui e atacar o silício. Esse ataque ocorre por algumas razões. Em primeiro lugar, o silício está ligado a alguns carbonos, e ele é maior que o carbono de acordo com sua posição periódica. Portanto, as ligações carbono-silício, vamos até colocar aqui, carbono-silício, são um pouco mais longas do que estamos acostumados a ver. Isso significa que há menor impedimento estérico. O silício fica um pouco mais exposto, o que permite que o ânion fluoreto o ataque. Outro fator que contribui é o fato que o silício é um metal, e está no terceiro período da tabela periódica. Portanto, tem vacância no orbital D. Podemos mostrar a ligação sendo formada entre o fluoreto e o silício. Então, vamos desenhar aqui a estrutura: aqui, fazendo a tripla ligação. O oxigênio, com seus dois pares de elétrons. Ligado nele, o silício, ligado a dois radicais metil, ligado ao terc-butil. E entrou, aqui, o fluoreto formando a ligação do fluoreto com o silício, e, aqui, a carga negativa. É um pouco estranho, já que vimos que o silício tem cinco ligações, porém isso é normal em virtude da sua posição na tabela periódica. Ele tem orbital D, portanto formar cinco ligações, para um composto intermediário, é normal. E é normal também que o silício forme também o octeto expandido. Outra razão para o fluoreto atacar o silício é que a ligação formada entre eles é muito forte. Então, essa ligação aqui formada entre o fluoreto e o silício é muito forte. Podemos terminar o produto empurrando este par de elétrons para o oxigênio. Então, este par vem para o oxigênio e prótons extras para formar a molécula alvo. Os prótons extras estão aqui. Então, como que ela vai ficar? Então, a molécula vai ter esta estrutura: nós tínhamos o oxigênio com seus dois pares, O terceiro par ligou com o H+, produzindo o álcool em questão, que é a molécula-alvo. Temos também o fluoreto ligado ao silício. Então, vamos fazer aqui o composto: o fluoreto ligado no silício o silício com os dois radicais metil e o terc-butil. Portanto, nós removemos seletivamente o grupo protetor e formamos a molécula alvo. Esta é a ideia do grupo protetor: ele protege uma parte da molécula, enquanto permite reagir com outra parte. Também é bom removê-lo facilmente, para termos novamente a molécula alvo.