monografia- sÍntese estereoselectiva

Departamento de Química

Síntese em Química OrgânicaSíntese em Química Orgânica 11

Duarte Paulo Correia, 2002

Índice Geral

1 Conceitos Gerais em Síntese Estereoselectiva 3

1.1 Princípios de Diferenciação Molecular 31.2 Conformação e configuração. 41.3 Selectividade Química 6

2 Introdução 72.1 Terminologia Estereoselectividade VS Estereoespecíficidade 8

2.2 Síntese Estereoselectiva 11

2.3 Condições Para a Estereoselectividade 13

2.4 Categorias de Síntese Estereoselectiva 14

2.4.1 Síntese Diastereoselectiva 15

2.4.1.1 Introdução 15

2.4.1.2 Reacções Diastereoselectivas 17

- Redução de Alcinos a Alcenos 17

2.4.2 Síntese Enantioselectiva 18


2.4.2.2 Reacções Enantioselectivas 21

- Hidrogenação 21

- Síntese de Aminoácidos 21

- Síntese de Fármacos 21

- Sínteses Diversas 22

2.4.3 Reacções de Estereodiferenciação Dupla 22



3 Conclusão 23

4 Referências 24

1 Conceitos Gerais em Síntese Estereoselectiva

Para uma melhor compreenção da estereoquímica envolvida na síntese

estereoselectiva, é necessario descrever resumidamente os príncipios básicos do

estereoisomerismo, selectividade química em geral e estereoselectividade em particular.

Tambem é importante defenir alguma nomenclatura e o respectivo sistema de notação

usado.

1.1 Princípios de Diferenciação Molecular

O conhecimento da estrutura química de um composto foi sempre de importância

fundamental para os químicos. A química orgânica assenta fundamentalmente, na relação

entre as propriedades das moléculas e a estrutura molecular que cada vez mais tornara-se

mais refinada e com maior significado.

São várias as diferenças estruturais nas moléculas, que só por si permitem definir uma

hierarquia de características pelas quais podemos destinguir as moléculas.[1] Á medida

que avançamos nesta hierarquia, as moléculas tornam-se cada vez mais semelhantes pelo

que a sua distinção faz-se segundo vários parâmetros como por exemplo:

- Composição qualitativa (i.e. pela natureza dos elementos que compõem as

moléculas)

- Composição qualitativa (i.e. pela proporção de diferentes elementos que

compõem as moléculas)


- Peso molecular

- Isómerismo (quando há mais do que uma maneira dos átomos constituintes se

ligarem)

Isómeros estruturais (compostos com a mesma formula química diferindo no

comprimento da cadeia ou no número ou tipo de ramificações)

Isómeros posicionais (compostos diferem na localização das ramificações)

Estereoisómeros (são isómeros com a mesma constituição mas cujos átomos

adoptam arranjos espaciais diferentes.)

Dentro deste grupo de isómeros existem dois subgrupos: Enantiómeros que são pares

de estereoisómeros cujas moléculas são imagens no espelho uma da outra e não são

sobreponíveis e Diasteroisómeros que são estereoisómeros que, ao contrário dos

enantiómeros, não possuem uma relação objecto-imagem especular, isto é pertencem a

pares de enantiómeros diferentes.[1,2]

Os compostos orgânicos só exibem o seu caracter enantiomorfico

quando as suas moléculas são quirais, isto é, quando apresentam um

centro de quiralidade que é definido como um átomo que possui um

conjunto de ligandos cujo arranjo espacial não é superponível com

sua imagem no espelho.[3]

A molécula 2-bromobutano é um exemplo. O

carbono ligado ao bromo (C2) é um centro de

quiralidade, pois está ligado a quatro grupos

diferentes. Este carbono é denominado por

carbono assimétrico ou centro estereogénico. A

mistura formada por quantidades equimolares dos

estereoisómeros é chamada de racemato.

1.2 Conformação e Configuração


As espécies moléculares que possuam diferentes conformações são por definição

estereoisómeros, uma vez que são entidades diferentes com a mesma constituição.

Algumas destas conformações são as seguintes:

Os estereoisómeros podem ser comparados pelas diferenças nas relações

intramoléculares de determinados grupos constituintes – isomerismo geométrico. Um

exemplo deste tipo de comparações é a atribuição dos perfixos E e Z resultante prioridade

dos grupos. O isómerismo cis-trans é muito comum entre alcenos. De fato, ele ocorre

com todos os alcenos, excepto com aqueles nos quais estão ligados dois átomos ou

grupos idênticos a um dos carbonos de ligação dupla.[1,4]

Exemplificando as relações entre os diversos isómeros existentes e tipo de isomerismo, podemos representar um histograma da seguinte forma.


IsómerosConstitucionais

Estereoisómeros

Isómeros Conformacionais

Isómeros Configuracionais

Enantiómeros

Isómeros Cis-Trans

Diastereoisómeros contendo centros

estereogénicos

Diastereoisómeros

Isómeros

1.3 Selectividade Química

A selectividade em química pode expressar-se sob diversas formas. Nas mais diversas

vias de síntese, a selectividade pode ser considerada de acordo com as seguintes áreas

fundamentais:[5]

1) Quimioselectividade - para um composto bifuncional, o reagente reage

preferencialmente com um grupo funcional, ainda que o outro seja aparentemente

sussceptível de sofrer a reacção nas mesmas condições.

i) Redução do grupo carbonil na presença de um grupo ciano.

ii) Acilação de um grupo amina aromático na presença de um grupo fenolico.

2) Regioselectividade - sem ocorrer qualquer rearanjo no esqueleto da molécula, dá-se a

formação de isómeros constitucionais resultantes da existência de dois ou mais

centros de reactividade no grupo funcional.

i) Reacção de adição a alcenos.

ii) Reacções de substituição nucleofílica.aromática.

3) Protecção – pode ser considerada como o resultado da combinação quimio –

regioselectiva, uma vez que aborda aspectos de ambas. É conseguida com a

introdução de um grupo protector, quando num determinado grupo funcional é


necessário efectuar uma reacção selectiva na presença de outros grupos, e os

príncipios da regioselectividade não podem ser aplicados.

i) Reacções da química dos hidratos de carbono.

4) Estereoselectividade – a reacção produz predominantemente um estereoisómero (ou

par de enantiómeros) de uma dada estrutura entre os diversos diastereoisómeros

possíveis da mesma estrutura.

i) Hidrogenação homogênia de ácidos carboxílicos insaturados.

ii) Redução de alcinos a alcenos

2 Introdução

Desde a descoberta do estereoisomerismo das moléculas orgânicas e o

reconhecimento da estereoselectividade dos organismos vivos na síntese dos seus

produtos, a química tem mudado por forma a descobrir vias de preparação dos

estereoisómeros.

O aparecimento da síntese estereoselectiva na química orgânica, data provavelmente

a 1890 quando Emil Fischer reconheceu que a reacção da L-arabinose com o hidreto de

cianina, originava cerca de 66 % de um dos dois diastereoisómeros possíveis,

nomeadamente , L-manononitrilo.[1]. Com os anos foram surgindo novas técnicas e

tentativas de sínteses enantioselectivas, porém eram obtidos baixa pureza enantiomérica.

De forma a contrariar estes resultados insatisfatórios, surgiram dois metais (o sódio e o

lítio) que provaram ser excelentes auxiliares na realização de sínteses altamente

estereoselectivas, conseguindo-se assim maiores níveis de pureza.

Contudo o aspecto mais importante da síntese de moléculas orgânicas que contêm um

ou mais elementos estereogénicos, é usualmente o controlo estereoquímico. Dada a

possibilidade de se ter 2n estereoisómeros para n elementos estereogénicos, torna-se obvio

a necessidade de um controlo para permitir a obtenção e separação dos estereoisómeros.


A introdução de novos centros estereogénicos numa molécula alvo, é normalmente

conseguida por intermédio de dois processos distintos: mais comumente pela adição a

uma das faces estereoheterotópica (i.e. enantio-diastereotópica) de uma ligação dupla,

mas também pela modificação estereoselectiva ou substituição de ligandos

estereoheterotópicos.[6]

Figura 1- Introdução

de novos centros

estereogénicos.[6]

Inversamente às reacções de adição, as reacções de eliminação por seu lado podem

também ser importantes nas sínteses, especialmente no controlo regioquímico e na

geometria E/Z das ligações duplas.[6]

O reconhecimento do conceito de estereoselectividade conduziu à obtenção de um

melhor entendimento para a selecção das espécies reactivas e reagentes de forma a se

introduzir quiralidade numa molécula simétrica.

Hoje em dia podemos dizer que os processos estereoselectivos não enzimáticos

projectados pela química orgânica, são quase tão eficientes como os sistemas

enzimáticos. Tal é possível pois ambos são caracterizados pela obtenção da total

estereoselectividade para um número limitado de pares substracto-reagente sob condições

rígidas.[1]

2.1 Terminologia Estereoselectividade VS Estereoespecíficidade


Enantiómeros (de substractos quirais) disatereoisómeros(de substractos quirais)

Há uma confusão comum entre os termos estereoselectividade e

estereoespecificidade. Para esclarecer esta confusão, é oportuno ter em conta os

requesítos estereoelectrónicos de uma reacção.

Todas as reacções concertadas, são consideradas como tendo requesitos espaciais

precisos no que concerne à orientação da espécie reactiva e reagente. Alguns exemplos

são as reacções de substituição SN2, reacções de (anti)eliminação E2 de haletos de alquilo,

adição de cis e trans a alcenos e muitas reacções de rearranjo. No caso de espécies

reactivas geométricas ou quírais, a natureza estereoisomérica do produto é toalmente

dependente dos requesitos estereoelectrónicos da reacção. Tais reacções são consideradas

estereoespecíficas.[4] O termo estereoespecificidade é usado apenas quando a

configuração do produto está relacionada com a do reagente e quando os processos da

reacção estão mecanisticamente confinados a ocorrerem de uma forma estereoquímica

defenida. A estereoespecificidade está então focada nos reagentes e na respectiva

estereoquímica. Porém também considera-se que está relacionada com os produtos de

reacção na medida em que eles fornecem a prova de uma diferença de comportamento

entre os reagentes.[4]

Uma reacção estereoselectiva por outro lado, é aquela em que o requisito

estereoelectrónico do mecanismo da reacção é tal que, para a mesma interacção

mecanistica entre a espécie reactiva e o reagente, é possível ter-se duas vias igualmente

válidas. Desta forma temos a formação de mais do que um estereoisómero, porém um dos

isómeros é formado preferencialmente. A estereoselectividade diz então respeito apenas

aos produtos de reacção e à respectiva estereoquímica.[4]

A redução da colestan-3-ona é um exemplo típico de uma reacção estereoselectiva. O

ataque equatorial (i) ou ataque axial (ii) do ião hidreto é possível mecanisticamente e

definido estereoelectrónicamente. Porém interacções estéricas entre a molécula dadora do

ião hidreto e a molécula esteróide conformacionalmente fixa, bem como considerações

termodinâmicas e cinéticas da reacção, vão determinar se esta está a ocorrer de uma

forma estereoselectiva.[5]


Figura 2- Redução da colestan-3-ona.[5]

A bromação do trans-2-buteno, pode dar origem à forma racémica ou meso-2,3-

dibromobutano. Porém, o composto meso é produzido estereoselectivamente, como

mostra a equação (1)

(1)

De uma forma semelhante a equação (2), mostra que o Cis-2-buteno quando bromado

origina apenas a mistura racemica do 2,3-dibromobutano.

(2)


Outro exemplo de uma reacção estereoselectiva é a perda do ácido p-toluenosulfónico

a partir do Cis/trans- 2-fenilciclohexil toislato, equação (3).

(3)

Uma vez que na síntese estereoespecifica, partimos de compostos

diastereoisómericamente diferentes para obtermos produtos também

diastereoisoméricamente diferentes, temos que a bromação do 2-buteno (eq.1 e 2) é

estereoespecífica. Porém a eliminação do TsOH não é estereoespecífica pois os

compostos iniciais (Cis/Trans) dão origem ao mesmo composto. Assim se verifica que

todas as reacções estereoespecíficas devem ser estereoselectivas, mas o inverso não

acontece.[7]

Em suma, as reacções estereoespecíficas exigem um resultado estereoquímico

específico, quer levem ou não à formação do produto maioritário. Por outro lado as

reacções estereoselectivas envolvem a formação de um centro quiral na presença de

outros numa via de síntese escolhida pela própria reacção.[8]

2.2 Síntese Estereoselectiva

O desenvolvimento da estereoselectividade abrange uma vasta gama de reacções que

vão desde hidrogenações com catalisadores quirais, reduções com quirais dadores de


hidretos, epoxidações e acilações esteroselectivas, reacções pericíclicas, porém apenas

iremos abordar algumas delas.

A síntese estereoselectiva, envolve a introdução de um centro estereogénico numa

molécula de tal modo que um dos estereoisómeros do produto é formado

preferencialmente relativamente ao outro. a síntese pode ser tanto enantioselectiva como

estereoselectiva. No primeiro caso um dos dois enantiómeros é formado

preferencialmente e no ultimo caso forma-se preferencialmente um diastereoisómero.[6]

A coloração radicalar do cloreto de Sec-butilo, permite a geração de um segundo

centro quiral e a consequente formação de diastereoisómeros em quantidades diferentes

Figura 3- Síntese do 2,3-diclorobutano[4]

Figura 4- Geração do segundo centro quíral no 2,3-diclorobutano[4]

Iremos usar a estereoselectividade para descrever reacções cujos mecanismos

ofereçam alternativas, isto é, caminhos quimicamente equivalentes tais que a reacção


* **CH CH CH CH3 32

Cl2, calor ou luz CH CH CH CH 33 + outros resultantes

Cl ClCl2,3-diclorobutanocloreto de sec-butilo

possa seleccionar o caminho mais favorável (controlo cinético) ou o produto mais estável

(controlo termodinâmico).[8]

A tarefa de controlar a elaboração de novos centros estereogénicos em moléculas

quirais cíclicas ou policíclicas é de todo directa, desde que a liberdade conformacional do

substracto seja limitada e que os elementos estereogénicos preexistentes imponham um

grau suficiente de simetria ou assimetria ao meio que envolve o centro reaccional.

A conversão da 2-norbornanona nos diastereoisómeros metil carbinois dá-nos um

exemplo típico. Verifica-se que para cetonas como a do composto na figura seguinte a

adição dos nucleófilos é efectuada preferencialmente à face exo.

Figura 5- Preparação de diatereoisómericos metila arbinois apartir do norborano-2-ona.

[6]

Os resultados da estereoselectividade têm sido extensamente determinados pela

estrutura do substracto, porém as maiores dificuldades estão associadas aos processos de

estereodiferenciação e referem-se à mobilidade conformacional dos substractos e à

criação do primeiro centro estereogénico.


1.1Condições Para a Estereoselectividade

Enquanto é mais difícil predizer o grau de estereoselectividade de uma dada

transformação, é muito simples defenir as condições que devem ser cumpridas para que a

estereoselectividade seja possível.

A formação de diastereisómeros envolve estados de transição diastereoisoméricos,

que sendo geométricamente diferentes, são de um grau de liberdade diferente. Portanto,

sempre que é esperada a formação dos diastereoisómeros esta pode ser antecipada para

que eles sejam formados em quantidades desiguais. Isto aplica-se de igual forma para

reacções de grupos ou faces diastereotópicas com qualquer reagente e para reacções do

mesmo género em que os reagentes que contêm elementos quirais formam uma ligação

permanente com o substracto.[1]

Por exemplo a mono-esterificação do Glicerol com o ácido (R)-2-cloropropínoico

produz os esteres diastereoisoméricos (R,R) e (S,R).

Figura 6- Transformação de um composto com grupos enantiotópos.[1]

A formação de um par de enatiómeros apartir de um único substracto,envolve sempre

a transformação de grupos ou faces enantioméricas. Quando estes interagem com agentes


aquirais forma-se então dois estados de transição associados as energias de activação

respectivas.

A interacção de grupos ou faces enantiotópicas com agentes quirais (reagentes,

catalizadores, solventes, etc) pode ser observada, como a formação de uma par de

compostos transitórios, nomeadamente um par de diastereoisómeros. O mesmo aplica-se

à formação de diastereoisómeros,i.e. eles são formados a velocidades desiguais e a sua

decomposição dá enantiómeros em quantidades desiguais.

Assim se conclui que não existem reacções genuinamente enantioselectivas, apenas

podemos dizer que há reacções diastereoselectivas que levam à formação de misturas não

racémicas de enantiomeros.[1]

1.2Categorias de Síntese Estereoselectiva

Neste capítulo, iremos abordar as reacções fundamentais em síntese estereoselectiva.

Porém a metodologia de tais reacções não será muito abordada uma vez que este campo

da química orgânica ainda é um pouco recente e conhece-se muita pouca informação no

campo em questão.

Em geral os processos associados à síntese estereoselectiva estão divididos em três

grandes categorias, que se agrupam da seguinte forma:[1,6]

Reacções que levam à formação selectiva de diastereoisómeros

Síntese Diastereoselectiva

Reacções que levam à formação selectiva de enantiómeros

Síntese Diastereoselectiva

Reacções de estéreodiferenciação dupla ( onde pelo menos dois dos participantes

da reacção são quirais)


2.4.1 Síntese Diastereoselectiva

A preparação selectiva de diastereoisómeros é uma tarefa ainda mais importante e

tem sido sujeita a variados estudos, mais frequentemente no campo dos produtos naturais.

2.4.1.1 Introdução

Na síntese diastereoselectiva, é importante ter em conta algumas regras gerais para o

controlo da diastereoselectividade, isto porque os factores mais importantes que afectam

esse controlo são de natureza estereoelectrónica e puramente estérica .

Se uma síntese iniciar-se com um racemato ou a formação de um racematoe proceder

segundo uma sequência de reacções diatereoselectivas, então a síntese não deverá ser

intitulada como simplesmente estereoselectiva , mas sim diastereoselectiva.

A diastereoselectividade foi primeiramente reconhecida por Emil Fischer, que

verificou que a velocidade da formação de diastereoisómeros, resultante da criação de um

novo centro assimétrico numa molécula, foi induzida pelos centros assimétricos já

existentes nessa mesma molécula.[1]

Os exemplos mais vulgares de reacções diastereoselectivas são aqueles que

apresentam a tarefa de elaborar centros estereogénicos adicionais em substractos quirais.

As linhas de orientação para determinar o resultado são razoavelmente direccionadas para

substractos em que, os elementos estereogénicos pre-existentes estabelecem uma

tendência estérica ou estereoelectrónica ambígua para com o meio que envolve o centro

reaccional, e uma diferença suficiente entre as energias livres dos possíveis produtos


diatereoisómericos (controlo termodinâmico) ou dos estados de transição que levam a sua

formação(controlo cinético).

Estas reacções envolvem principalmente moléculas cíclicas ou policíclicas com um

grau de liberdade conformacional limitado.[6]

Podemos definir três classes de reacções diastereoselectivas, a primeira das quais

refere-se à preparação estereoquimicamente controlada de compostos aquirais

diastereoisómericos. Estes compostos são na sua maioria alcenos do tipo E/Z, mas a

categoria também inclui formalmente a preparação de diastereoisómeros Cis-Trans de

estruturas aquirais cíclicas.

Figura 7- Reacção de Wittig com a formação de alcenos Z ou E.

A segunda classe é mais diversificada e refere-se a reacções que levam à introdução

de novos centros estereogénicos nos substractos quirais. As configurações destes centros

são estabelecidas numa relação relativa com o(s) estereocentro(s) preexistentes em

resposta às interacções diferenciais resultantes da aproximação sob diferentes trajectórias

das espécies reactivas.

Por exemplo, apesar da redução da 1-(R)-cânfora com o hidreto de alumínio lítio,

proporcionar uma mistura de 90,2:9,8 de isoborneol e borneol. Porém recorrendo à

participação de hidretos quirais do tipo LiAl(OR)nHn-1 (n=1,2 ou 3), onde R=borneol ou

isoborneol e partindo da cânfora racémica, obtem-se uma razão de 88,7:11,3 isto sob as

mesmas condições.


Figura 8- Redução da cânfora com LiAlH4.[6]

A terceira classe do processo diastereoselectivo, envolve a ligação de dois compostos

aos centros prostereogénicos resultando na formação de dois novos estereocentros, como

pode ocorrer nas reacções de aldol e de Michael.

2.4.1.2 Reacções Diastereoselectivas Redução de Alcinos a Alcenos

O método mais comumente utilizado para a preparação de alçenos Z 1,2-substituidos

é baseado na redução catalítica de alcinos. Contudo, os processos catalíticos mais gerais

são baseados na implementação do paládio como catalisador ou ainda recorrendo ao

catalisador de Lindlar.[6,10]

Por exemplo, o alceno trans pode ser obtido na redução de alcinos com o sódio em

amoniaco líquido enquanto que o alceno cis forma-se quase exclusivamente(aprox. 98%)

por hidrogenação dos alcinos com diversos catalisadores, como o catalisador de Lindlar.

Figura 9- Síntese dum alceno via hidrogenação catalítica.[4]

A estereoselectividade na redução de alcinos a alcenos cis atribui-se, de um modo

geral, ao facto dos dois hidrogénios ligarem-se ao mesmo lado do alcino colado à

superfície do catalizador.[4]


Contudo, a estereoselectividade por métodos catalíticos é raramente completa, pelo

que para melhores resultados é adicionado borano e em seguida é efectuada a protólise do

aducto vinil borano.

Figura 10-Síntese de alcenos Z obidos pela adição de borano ao alceno e subsequente

protólise.[6]

2.4.2 Síntese Enantioselectiva

Esta categoria de sínteses estereoselectivas inclui os processos que tradicionalmente

são conhecidos por síntese assimétrica. Neste capítulo apenas abordaremos alguns

exemplos desínteses enantioselectivas.

2.4.2.1Introdução

De uma forma geral, a maior parte das reacções de diastereoselectividade são

“controladas” pelo substracto, enquanto que as reacções enantioselectivas estão sob o

controlo dos reagentes.

Apartir de uma perspectiva puramente topológica, não existem diferenças essenciais

entre as reacções de substractos quirais com reagentes aquirais e aquelas que se

processam entre reagentes quirais com substractos aquirais. Porém em termos

experimentais as diferenças reflectem-se num menor nível de estereoselectividade. Assim

mais comumente os substractos são aquirais e para objectivos mais práticos, a

estereoselectividade na formação de novos centros estereogénicos (enantioselectividade)

irá requerer reagentes que são quirais, quer intrinsecamente, ou como consequência da

formação de quelatos, solvatação, etc.[6]


Em virtude de um desenvolvimento rápido , ainda existe uma escolha muito restrita

de tipos de reacções e o nível de estereoselectividade é restringido na sua quase totalidade

ao tipo de substracto. Porém, para se ultrapassar está situação a estratégia utilizada foi

recorrer a ligação de um “quiral assistente” ou “quiral auxiliar” ao substracto aquiral que

tem como propriedades fundamentais fornecer elevada assimetria na selectividade que

determina o estado de transição, recuperação eficiente, utilizáveis para ambas as formas

enantioméricas, pureza óptica e baixo custo.[1]

A grande vantagem desta estratégia, é a relativa facilidade da obtenção de

enantiómeros puros e o grau de pureza estabelecido.

Assim o termo enantioselectividade deve ser usado para descrever quer uma síntese

que envolva uma etapa enantioselectiva, ou uma reacção enantioselectiva directa sob um

material de partida aquiral, quer ainda uma sequência que realiza a formação selectiva de

um quiral auxiliar, seguida de uma ou mais reacções dastereoselectivas e quebra da

ligação ao auxiliar. Note-se que é importante salvaguardar a integridade dos centros

estereogénicos na molécula alvo aquando da libertação do auxiliar

A selectividade na transformação de grupos ou faces enantiotópicas é conseguida

apenas por meios quirais que podem ser caracterizados como:[1]

Transformações fotoquímicas induzidas por “quirais”.

Método é pouco prático dando apenas uma pequena percentagem ee ou menos.

Reacções efectuadas em solventes quirais.

Os solventes quirais comparativamente à sua têm baixa eficiência são muito caros pelo que não são os mais apropriados para a síntese estereoselectiva prática.

Reacções que ocorrem na presença de aditivos quirais.

Neste contexto, os aditivos referem-se a substâncias que permanecem inalteráveis no fim da reacção.

Reacções de grupos ou faces enantiotópicas com reagentes quirais envolvendo a

transferência de uma espécie aquiral.

Este método tem sido explorado principalmente nos processos redox.


O substracto com grupos ou faces enantitópicas é ligado a compostos quirais

auxiliares para formar um derivado diastereotópico.

após as transformações ocorrerem, o quiral auxiliar é removido para originar uma mistura não racémica de enantiómeros.

Uma alternativa potencial à enantioselecção pode ser recorrer à enantioconvergência

em que o racemato é resolvido nos seus enantiómeros individuais.

Independentemente do método escolhido, a síntese enantioselectiva ou

enantioespecífica depende da pureza enantiomérica dos compostos quer naturais quer

indústriais a um dado custo para ser utilizada como:

1. Agentes de resolução (formação de sais diastereoisoméricos, esteres ou amidas).

2. Substractos (hidratos de carbono ou terpenos)3. Catalizadores (enzimas ou bases)4. Auxiliares quirais ligados a substractos aquirais5. Auxiliares quirais ligados a reagentes e catalisadores aquirais

Uma nomenclatura alternativa aos termos enantioselectiva e diastereoselectiva, é

baseada no termo estereodiferenciação que é independente do mecanismo baseando-se

então nas relações aparentes entre os substractos e o(s) produto(s).

Identifica-se seis categorias que subdividem-se em dois grupos, o primeiro dos quais

é caracterizado pela quiralidade dos reagentes, catalisadores ou meio reaccional, e o

segundo pela quiralidadedo substracto.

Reacções de diferenciação enantioface

Reacções de enantiodiferenciação Reacções de diferenciação enantiotópos

Reacções de diferenciação enantioisoméricas

Reacções de diferenciação diastereoface

Reacções de diastereodiferenciação Reacções de diferenciação diastereotópos

Reacções de diferenciação diastereoisoméricas


Os vários processos descritos anteriormente são ilustrados na seguinte figura.

Figura 11- Reacções de estereodiferenciação.[6]

Nota: R1 ou R2 devem ser quirais no caso da diastereoselectividade, caso contrário

estamos perante enantioselectividade.

2.4.2.2Reacções Enantioselectivas

Hidrogenação

A síntese indústrial (Monsanto) da L-DOPA (aminoácido opticamente activo usado

no tratamento da doença de Parkinson) é efectuada por hidrogenação enantioselectiva de

uma olefina.

Fígura 12- Hidrogenação enantioselectivausada na síntese da L-DOPA[6]

Síntese de Aminoácidos


A síntese de aminoácido não naturais dá-se por insersão de um equivalente de CO 2 no

ciclo metamina. Se for usada a ketimina para formar a metamina fechada (ciclo), então

teremos a oportunidade de se obter aminoácidos do tipo -disubstituidos

Figura 13- Síntese de aminoácidos sintéticos.[]

Síntese de Fármacos

Figura 14-Síntese enantioselectiva da 3-aminometil-tetralona.[11]

Sínteses Diversas


Trabalhos recentes mostraram que um catalisador quiral i.e. imidazolidiona é capaz de

provocar altos níveis de enantiocontrolo em reacções tais como a reacção de Diels-

Alder, Cicloadições [3+2] etc. Obtem-se uma excelente enantioselectividade.[12]

2.4.3 Reacções de Estereodiferenciação Dupla

Até então temos tratado de reacções em que apenas um dos participantes maioritário é

quiral, que é ou o substracto ou reagente ou o catalizador. Neste classe de reacções

estereoselectivas abordaremos a situação em que mais do que um participante é quiral.


2.4.3.1Introdução

Em todas as outras classes de reações estereoselectivas abordamos a única existência

de um participante quiral, pelo que o nível de estereoselectividade era então independente

da configuração absoluta da espécie reactiva quiral. Porém quando mais do que um

participante é quiral, o resultado dependerá do grau de relações entre as configurações

absolutas respectivas e a proximidade dos elementos estereogénicos no estado de

transição dos participantes.[6]

Um dos exemplos que mais realça a selectividade através da estereodiferenciação

dupla é conseguido pela utilização de um derivado quiral de uma piperazina em

deterimento da LDA para a enolização de 3-oxo-esteróides.

3 Conclusão

Até pouco tempo os processos estereoselectivos mais efectivos eram dominados pelas

enzimas, porém existêm cada vez mais excelentes perspetivas de reagentes sintéticos

igualmente poderosos, mais com ainda maior flexibilidade em termos de acetação de

substractos e nalguns casos melhores níveis de estereoselctividade.

Neste últimos anos, têm se regiatado espectáculares avanços ao nível do

estereocontrolo de reacções o que permitiu a quase “irmandade” dos processos

catalizados pelas enzimas e daqueles realizados ao nível do laboratório. Porém muitos

destes processos baseiam-se somente uma base empírica pelo que ainda muitos estudos

têm de ser efectuados e muitas reacções de bancada têm que ser implementadas. Uma das

grandes vantagens desta evolução é a obtenção de sistemas reaccionais em que a

quantidade bem como a qualidade do estreoisómero pretendido é controlada face à

presença dos possíveis produtos de reacções secundárias.[1,6]


4 Referências

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[2]- Arnaud P.”Curso de Química Orgânica”; Dinalivro; Lisboa; 1979.

[3]-http://www.chem.uic.edu/web1/OCOL-II/WIN/STEREO.HTM

[4]- Morrison, R. Boyd, R. “Química Orgânica”; 13ª Edição; Fundação Calouste Gulbenkian; Lisboa; 1996.

[5]- Furniss, B.S. Harmoford, A.J. et all; “Vogel’s Textbook of practical organic

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[10]- http://www.farmasi.uit.no/EN/SUP/Magnus/PosterOKV16.ppt

[11]- http://www.bentham.org/cmccnsa1-1/ravina/ravinams.htm

[12]- http://www.chem.wayne.edu/acs-organic-division/essays_2001/wiener.pdf


monografia- sÍntese estereoselectiva

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