10.8: Proteção de Álcoois

Esta lição explora o conceito de proteção e desproteção de um grupo funcional fundamental para a química orgânica sintética. Esses fenômenos são explicados no contexto dos álcoois alifáticos e aromáticos.

Proteção

Define-se um grupo protetor como o agente mascarante para tornar as espécies mais reativas inertes a um determinado conjunto de condições. Este conceito é ilustrado através da analogia do fluxo de líquido por diferentes saídas em um conjunto de tubos. A analogia ajuda a compreender o papel de um grupo protetor na seletividade da reação, como no caso da alquilação do organolítio de um haleto na presença de um grupo álcool ácido concorrente. O exemplo mostra como a proteção do grupo álcool ajuda a conseguir a alquilação do haleto. Grupos protetores populares para álcoois incluem a família trialquil silil para nucleófilos ou bases de carbono e nitrogênio e o grupo tetra-hidropiranil (THP) para bases fortes. No primeiro exemplo, o haleto do derivado trialquil silil reage com o álcool na presença de um catalisador nucleofílico para gerar um éter trialquil silil.

Desproteção

Toda proteção é seguida de desproteção após a reação pretendida. A desproteção restaura o sistema ao seu estado nativo. Na proteção com grupos trialquil sililo, a desproteção é conseguida utilizando sais de fluoreto, como fluoreto de tetra-n-butilamônio (TBAF), que são solúveis em solventes orgânicos. Aqui, a reprotonação do oxigênio regenera o álcool nativo. No caso da proteção com THP, a desproteção é obtida por meio de hidrólise ácida.

Princípio do Design

A lição também elucida os princípios por trás do design de um grupo protetor usando a ilustração de uma casa sob condições climáticas externas variadas. Isso demonstra a seletividade oferecida por um grupo protetor em um ambiente específico. Por exemplo, o THP protege o álcool de bases fortes. O acetal formado neste caso é estável em relação às bases, mas suscetível à hidrólise ácida.

Além das condições de reação, a reatividade da molécula a ser protegida também desempenha um papel fundamental na concepção de um grupo protetor adequado. Por exemplo, a capacidade dos éteres metílicos de proteger os fenóis é considerada inadequada para álcoois alifáticos. Aqui, a estabilidade dos grupos de saída correspondentes durante a desproteção desempenha um papel fundamental. Por exemplo, os alcóxidos, ao contrário dos fenóxidos, são grupos de saída fracos para desproteção com brometo de hidrogênio.

A tabela a seguir resume os vários grupos de proteção/desproteção para diferentes tipos de álcoois e condições relacionadas:

Grupo Protetor	Estrutura	Protege	De	Proteção	Desproteção
Trialquil silil (R3Si–), por exemplo, TBDMS	Me3Si–OU (Me3C)Me2Si–OU	Álcoois (OH em geral)	Nucleófilos, C ou N bases	R3SiCl, base	H+, H2O, ou F−
Tetrahidropiranil (THP)		Álcoois (OH em geral)	Bases fortes	3,4-di-hidropirano, H+	H+, H2O
Éter benzílico (OBn)		Álcoois (OH em geral)	Quase tudo	NaH, BnBr	H2, Pd/C, ou HBr
Éter metílico (ArOMe)		Fenóis (ArOH)	Bases	NaH, MeI, or (MeO)2SO2	BBr3, HBr, HI, Me3SiI

Os compostos orgânicos geralmente contêm mais de um grupo funcional. Em tais moléculas, um grupo protetor torna o grupo mais reativo inerte a um determinado conjunto de condições.

Uma ilustração análoga é um tubo com várias aberturas. Um líquido fluiria pela saída mais baixa por causa da gravidade. No entanto, o uso de uma tampa para bloquear a saída inferior permite que o líquido seja obtido da saída superior.

Por exemplo, a alquilação de organolítio de um haleto na presença de álcool não ocorre devido à acidez do grupo hidroxila. No entanto, a proteção do álcool permite a alquilação do haleto.

Ao projetar um grupo protetor, o princípio fundamental é sua estabilidade a um conjunto de condições e suscetibilidade a outro. Por exemplo, o grupo tetrahidropiranilo é um grupo protetor comum para álcoois de bases fortes. Embora o acetal formado seja estável em tais condições, ele é suscetível à hidrólise ácida.

Após a reação pretendida, a remoção fácil da tampa sem danificar o tubo também é necessária para retornar o sistema ao seu estado nativo. Esse processo de remoção do grupo protetor é conhecido como desproteção.

Grupos protetores populares para álcoois de nucleófilos ou bases de carbono e nitrogênio incluem a família trialkylsilil. Aqui, um derivado de trialquilosilil interage com o álcool na presença de uma base fraca como o imidazol que reage como um catalisador nucleofílico para gerar um éter trialquilosilílico.

Esses grupos trialquilomililil são então removidos dos álcoois usando sais de flúor solúveis em solventes orgânicos, como fluoreto de tetra-n-butilamônio ou TBAF. Consequentemente, a reprotonação do oxigênio regenera o álcool nativo.

Além das condições de reação, a reatividade da molécula a ser protegida deve ser considerada ao identificar um grupo protetor adequado.

Por exemplo, entre os álcoois, os éteres metílicos são grupos protetores adequados apenas para fenóis porque os fenóxidos são bons grupos de saída sob as condições de desproteção, enquanto os alcóxidos são grupos de saída pobres nessas condições.