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Enolatos cinéticos e termodinâmicos

Como formar diferentes enolatos a partir de cetonas. Versão original criada por Jay.

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Transcrição de vídeo

RKA13C A gente já viu como formar o enolato a partir de cetonas. Mas o que acontece quando a gente começa com uma cetona que não é simétrica? Então, aqui, a gente tem uma cetona não simétrica: aqui do lado direito, a gente tem um grupo metil e, do lado esquerdo, a gente vai ter um CH₂ e um grupo R, um grupo alquila. Aqui, os nossos carbonos alfa vão ser diferentes, então vamos identificá-los. A gente vai ter um carbono alfa aqui para a esquerda e um carbono alfa aqui para a direita. Este carbono da direita vai ter três prótons alfa ligados a ele, e o carbono da esquerda vai ter somente dois prótons alfa. A pergunta agora é: qual desses prótons alfa vai ser aceito pela nossa base? Isso vai depender de qual base a gente está usando e também das condições em que essa reação está ocorrendo. Se a gente usa a di-isopropilamida de lítio ou LDA, a gente já viu no vídeo anterior que essa base tem muita resistência estérica devida a estes grupos isopropil. Isso significa que o LDA vai se aproximar da nossa cetona no lado que tiver menos resistência estérica. Aqui na esquerda, a gente tem este grupo alquila, que pode prevenir que o LDA se aproxime pela esquerda. Então é muito mais provável que ele se aproxime pelo lado direito da nossa cetona. Vamos dizer que este par solitário de elétrons vai pegar este próton: estes elétrons vão se mover para cá, formando uma ligação dupla, o que vai empurrar estes elétrons para este oxigênio aqui. Agora a gente pode desenhar o nosso ânion enolato resultante dessa movimentação. Aqui a gente vai ter um oxigênio agora com três pares solitários de elétrons e uma carga negativa. Aqui a gente vai ter uma ligação dupla entre estes carbonos, e a gente ainda tem dois hidrogênios ligados a este carbono da extremidade. Então, estes elétrons, que eu vou pintar em lilás, se moveram para cá, formando esta ligação dupla. E estes elétrons, que eu vou pintar em azul, foram deixados no oxigênio. Então eles estão bem aqui. O lítio também está presente, então a gente pode deixá-lo indicado aqui: Li⁺. Este é o enolato que a gente formou nesta reação, ele é denominado enolato cinético, então vamos escrever isso aqui. Este aqui é o enolato cinético. Ele é chamado cinético porque é formado mais rapidamente. Então a gente pode pensar isto aqui em termos de velocidade, pela escolha da nossa base do LDA e também pela probabilidade. Aqui neste carbono, a gente tem três prótons alfa, então é mais fácil pegar um desses prótons alfa do que um destes dois deste outro carbono aqui. Vamos acompanhar agora a formação de um outro tipo de enolato. Desta vez, vamos pensar na desprotonação do carbono alfa da esquerda, este carbono alfa aqui. Ele vai ter dois prótons alfa ligados a ele, então vamos desenhá-los e vamos a uma base diferente agora: a gente vai usar o hidreto de sódio, o Na⁺H⁻. A gente poderia usar também o hidreto de potássio, porque ambos são fontes do ânion hidreto, e a gente sabe que ele pode funcionar como uma base. Então, este par solitário de elétrons poderia pegar este próton, estes elétrons se moveriam para cá, formando uma ligação dupla, e estes elétrons seriam empurrados aqui para o oxigênio. Vamos desenhar o enolato resultante dessa movimentação. Agora a gente vai ter uma ligação dupla entre estes dois carbonos, aqui a gente vai ter o nosso oxigênio com três pares solitários de elétrons e uma carga negativa. Aqui para baixo, a gente vai ter o nosso grupo metil, e este carbono da esquerda continua ligado a um hidrogênio. Seguindo os elétrons, estes elétrons, que eu vou pintar em lilás, se moveram para cá, formando esta ligação dupla. E estes elétrons em azul foram deixados no oxigênio. A gente pode perceber que este enolato é diferente do que a gente formou aqui em cima, ele é chamado de enolato termodinâmico. Então vamos escrever isso aqui também, este é o enolato termodinâmico. A gente pode analisar estes dois enolatos que a gente formou em termos de estabilidade. Para fazer isso, a gente vai ter que olhar para a substituição das nossas ligações duplas. Aqui no enolato cinético, quão substituída é a nossa ligação dupla? A gente vai ter estes dois hidrogênio presentes, então ela não vai ser tão substituída quanto a do nosso enolato termodinâmico. Se a gente olha aqui para esta ligação dupla do enolato termodinâmico, a gente tem apenas um hidrogênio. Aqui a gente vai ter este grupo R e a gente vai ter este outro grupo alquila aqui também. Então, este é o nosso enolato mais estável, porque ele tem a ligação dupla mais substituída. O enolato cinético, por sua vez, é menos estável, mas ele é formado mais rapidamente. A gente pode controlar qual enolato a gente vai formar pela escolha da nossa base. Vamos dar uma olhada agora em um problema em que vai ter uma cetona e a gente vai adicionar duas bases diferentes a ela. Então esta aqui é a nossa cetona, e, primeiramente, a gente vai adicionar o hidreto de sódio. A gente sabe que o hidreto de sódio vai colocar nossa cetona sob controle termodinâmico. Então vamos identificar os nossos carbonos alfa. A gente vai ter um carbono alfa aqui na direita, e a gente vai ter um outro carbono alfa aqui na esquerda. Este carbono da direita vai ter apenas um próton alfa, e este da esquerda vai ter dois prótons alfa. Então vamos desenhar esses prótons. Pensando no controle termodinâmico, eu sei que o enolato formado vai ser o mais estável, e a gente sabe que o hidreto vai pegar este próton aqui. Estes elétrons vão se mover para cá, formando uma ligação dupla, e estes elétrons vão ser deixados aqui no oxigênio. Vamos desenhar aqui o resultado dessa movimentação. Agora a gente tem uma ligação dupla aqui, e aqui para cima a gente vai ter o oxigênio com três pares solitários de elétrons, então vamos desenhar esses elétrons, e ele tem também uma carga negativa. Aqui para a direita, a gente continua com o nosso grupo metil. Estes elétrons, que eu vou pintar em lilás, se moveram para cá, formando esta ligação dupla. Então este aqui é o nosso enolato termodinâmico, vamos escrever isso aqui. Este é o enolato termodinâmico. É ele que vai ter a ligação dupla mais substituída por causa deste grupo metil aqui. Mas e se, em vez do hidreto, a gente usasse o LDA em uma temperatura muito baixa, de aproximadamente -78 °C? Agora a gente vai pegar um próton do lado que tem menos resistência estérica da nossa cetona. Então isso vai acontecer aqui do lado esquerdo, porque, aqui na direita, a gente tem este grupo metil. Vamos desenhar, então, o nosso LDA aqui do lado esquerdo da nossa molécula. Este nitrogênio vai ter dois pares solitários de elétrons e uma carga formal negativa. Um desses pares solitários pode pegar, então, este próton. Estes elétrons vão se mover para cá, formando uma ligação dupla, e estes elétrons vão ser deixados aqui no oxigênio. Agora vamos desenhar o nosso produto aqui para baixo. A gente continua com o grupo metil aqui, e agora a ligação dupla vai estar entre estes dois carbonos. Aqui para cima, a gente vai ter o oxigênio. Esse oxigênio vai ter três pares solitários de elétrons e uma carga negativa. Aqui a gente pode também desenhar o nosso lítio, então Li⁺. E este é o enolato que a gente formou. Seguindo os elétrons, estes elétrons que vou pintar em azul, se moveram para cá, formando esta ligação dupla. Este é o nosso enolato cinético. Vamos escrever isso aqui. Este é o nosso enolato cinético. A ligação dupla, neste caso, não é tão substituída quanto aqui em cima, porque a gente vai ter um hidrogênio. Esse enolato não é tão estável, mas ele é favorecido por temperaturas baixas e por bases que têm uma resistência estérica grande, como o LDA. Então, usando essa base nestas condições para a nossa reação, a gente vai formar o enolato cinético. Em uma temperatura um pouco mais alta e usando uma base que não tenha resistência estérica, como o hidreto de sódio, a gente vai ter o enolato termodinâmico, o enolato mais estável. Então, mais uma vez, a gente pode controlar qual tipo de enolato a gente vai formar pela escolha da nossa base e pelas condições da reação.