reações de redução e oxidação de compostos carbonílicos
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QFL0342 Reatividade de Compostos Orgânicos (2016)
Reações de redução e oxidação de
compostos carbonílicos
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Reductive amination
OH2, Ni
or NaBH3CNCH NH2+ NH3
OH2, Ni
or NaBH3CNCH NHR+ RNH2
OH2, Ni
or NaBH3CNCH NR2+ R2NH
1o amine
3o amine
2o amine
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Preparation of Amines—Reductive Amination
[1] Nucleophilic attack of NH3 on the carbonyl group forms an imine.
[2] Reduction of the imine forms an amine.
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• The most effective reducing agent for this reaction is sodium cyanoborohydride(NaBH3CN).
Preparation of Amines—Reductive Amination
Compare to NaBH4
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Preparation of Amines—Reductive Amination
Retrosynthetic analysis
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• How to prepare 2o and 3o amines? Which starting material would you use for it?
Preparation of Amines—Reductive Amination
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• How would you prepare methamphetamine?
Preparation of Amines—Reductive Amination
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8
Redução de Wolff-Kishner
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Reações de aldeídos ou cetonas com diversos
hidretos
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Redução com hidretos metálicos
• Os reagentes mais comuns usados em laboratório para a redução de aldeídos e cetonas são NaBH4; LiAlH4 NaH (fontes de íon hidreto H:-, um poderoso nucleófilo)
Íon hidretoHidreto de lítioalumínio
Boro-hidreto de sódio
••
H
H H
H
H-B-H H-Al-HLi +Na+
H
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Reduction of carboxylic acid with LiAlH4
Reduction of aldehyde with LiAlH4
https://www.youtube.com/watch?v=odkFRsbWLF4
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LiAlH4 + 4 H2O → LiOH + Al(OH)3 + 4 H2
LiAlH4 reage violentamente com água, metanol e outros solventes próticos. As reduções usando LiAlH4 são realizadas em éter dietílico ou tetra-hidrofurano (THF) anidros.
https://www.youtube.com/watch?v=odkFRsbWLF4
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Redução com LiAlH4
+
+ Sais de alumínio
Éter dietílicoou THF
O
OH
4 RCR LiAlH 4
4 RCHR
tetralcoxi aluminato
(R2CHO)4 Al-
Li+ H2 O
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Uso de LiAlH4 em reações de redução
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RC
OH
O
RC
OR
O
RC
X
O
RC
NH2
O
RC
O
O
C
O
R
haletos de acila
ácidoscarboxílicos
ésteresanidridos amidas
RC
R'
O
RC
H
O
aldeídos cetonas
reduzidos por LiAlH4
reduzidos por NaBH4 não são reduzidos por NaBH4
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• Reduções com NaBH4 podem ser realizadas em metanol aquoso, em metanol puro, ou em etanol
• Um mol de NaBH4 reduz quatro mols de aldeído e cetona
Um tetralcoxi borato
Boratos+
+metanol
O
4 RCH NaBH 4
(RCH2O)4B -Na+ 4 RCH 2 OHH2O
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Redução com NaBH4
from
water
from the hydride
reducing agent
+
H
H O O BH3
OH
H
H
H-B-HNa+
R-C-R' R-C-R'
Na+
H2 O
R-C-R'
A partir da água
A partir do agente redutor
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Quimiosseletividade nas reduções
O OH
RCH=CHCR' RCH=CHCHR'1 . NaBH 4
2 . H 2 O
+Rh
O O
RCH=CHCR' RCH 2 CH2 CR'H2
4
H2O
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• Treatment of a nitrile with a milder reducing agent such as DIBAL-H followed by waterforms an aldehyde.
(i-Bu2AlH)2
DIBAL-H (hidreto de diisobutilaluminio) (Hidreto mais brando)
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Redução de ésteres com DIBALH
• O hidreto de di-isobutilalumínio (DIBALH) a -78°C reduz seletivamente ésteres a aldeídos
– a -78°C, o intermediário somente é liberado após a hidrólise ácida.
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• With DIBAL-H, nucleophilic addition of one equivalent of hydride forms an anion which isprotonated with water to generate an imine. The imine is then hydrolyzed in water toform an aldehyde.
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RC
OH
O
RC
OR
O
RC
NH2
O
ácidoscarboxílicos
ésteres amidas
RC
R'
O
RC
H
O
aldeídos cetonas
LiBH4
NaBH4
NaCNBH3
LiAlH4
BH3
RC
H
NH
iminas
RC
H
O
LiAlH4
OoC
viaalcool
ou DIBAL
via cloretosde acila
R NHR R OH R R
OH
R OH R NR2 R OH
reduz
não reduz
reduz lentamente
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Equivalentes biológicos de hidretos metálicos
NADH
(hidreto biológico)
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NAD+
nicotinamida adeninadinucleotídeo
(forma oxidada)
NADHnicotinamida adenina
dinucleotídeo reduzida
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NAD+ NAD+
NAD+
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Reduções quimiosseletivas por enzimas
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Oxidation of Aldehydes and Ketones
• Aldehydes are readily oxidized to carboxylic acid but ketones are unreactive (except under the most vigorous conditions).
• Aldehydes are more easily oxidized because they posses a hydrogen atom bonded to the carbonyl carbon. This hydrogen atom can be removed as a proton with the final result being the oxidation (loss of hydrogen) from the original aldehyde. Ketones have no expendable carbonyl-hydrogen bond.
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Oxidation of Aldehydes and Ketones• Many oxidizing agents will convert aldehydes to carboxylic
acids. Some of these are Jones reagent, hot nitric acid and KMnO4.
• One drawback to the Jones reagent is that it is acidic. Many sensitive aldehydes would undergo acid - catalyzed decomposition before oxidation if Jones reagent was used
CCH3(CH2)4
O
H CCH3(CH2)4
O
OHJones
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Oxidation of Alcohols and aldehydes with cromic acid
Ester chromate
aldehyde gem-diol
alcohol
Carboxylic acid
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A Milder Oxidizing Agent
• For acid sensitive molecules a milder oxidizing agent such as the silver ion (Ag+) may be used. A dilute ammonia solution of silver oxide, Ag2O, (Tollens reagent) oxidizes aldehydes in high yield without harming carbon-carbon double bonds or other functional groups.
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Oxidizing Agents in Organic Chemistry
• PCC Generally a Mild Oxidant (1° Alcohol Aldehyde)
• Jones Reagent Harsher Oxidant (1° Alcohol Carboxylic Acid)
• Alcohol Often Dissolved in Acetone While Jones Reagent Added
N H CrO3Cl
Pyridinium chlorochromate
(PCC)
H2CrO4
Chromic Acid
(Jones Reagent)
CrO3/H2SO4
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General Oxidizing Agent Selection
MeOH 1°Alcohol 2°Alcohol 3°Alcohol
PCC H2C=O Aldehyde KetoneNo
Reaction
Cr6+
H2SO4
HCO2HCarboxylic
AcidKetone
No
Reaction
• Just as in Reductions, Oxidation Products Depend on Reagent
• Generally Don’t Oxidize 3° Alcohols (No Texas Carbons)
• PCC Good For Aldehydes From Primary Alchols
• Cr6+/H2SO4 Reagents, KMNO4 Primary Carboxylic Acids
• Use What You Like For Most Ketones