5.8: Organocatálise

1. Adicione (S)-proline (40 mgs, 0,35 mmol, 0,35 equivalentes), acetonitrilo (MeCN, 5 mL) e o diqueton (126 mgs, 1 mmol, 1 equivalente) a um frasco de fundo redondo (~ 20 mL) equipado com uma barra de agitação magnética.
2. Mexa a mistura de reação a 35 °C por 30 min.
3. Adicione 3-buten-2-one (105 mgs, 1,5 mmol, 1,5 equivalentes) dropwise a 35 °C e mexa na mesma temperatura durante 1 semana.
4. Esfrie a reação à temperatura ambiente e sacie adicionando ~ 5 mL de cloreto de amônio aquoso saturado.
5. Extrair a camada aquosa com éter dietil.
6. Lave as camadas orgânicas combinadas com salmoura e seque com sulfato de magnésio anidro.
7. Filtre o sulfato de magnésio e concentre-se através da evaporação rotativa.
8. Purifique o resíduo bruto através da cromatografia da coluna.

Os organocatalisadores são alternativas de baixo custo e baixa toxicidade aos metais de transição e, quando comparados às enzimas, são mais facilmente sintetizados e obtidos.

A organocatálise envolve pequenas moléculas orgânicas que interagem com espécies químicas para acelerar as reações sem serem consumidas.

Este vídeo ilustrará os princípios da organocatálise, um procedimento que demonstra uma reação catalisada por enamina e algumas aplicações da organocatálise.

Os organocatalisadores podem ser classificados por suas interações com moléculas reagentes. Em interações covalentes, os catalisadores formam um intermediário reativo por meio de uma ligação covalente transitória em uma etapa conhecida como ativação. Esses compostos ativados então passam a reagir ainda mais. O processo é concluído com a recuperação da molécula de organocatálise.

As bases de Lewis, compostos que são tipicamente doadores de elétrons, são o tipo mais comum de organocatalisador devido à sua versatilidade. Por exemplo, os catalisadores de enamina aumentam a nucleofilicidade, permitindo alquilação seletiva e reações aldólicas. O imínio, outro catalisador à base de amina, é usado para melhorar a eletrofilicidade dos reagentes para promover adições de Michael ou cicloadições.

Esses catalisadores também podem selecionar produtos estereoisômeros específicos em um processo conhecido como catálise assimétrica. Um dos primeiros exemplos disso foi uma reação aldólica catalisada por prolina, um aminoácido quiral.

A prolina liga-se covalentemente a uma cetona, liberando água e gerando uma enamina quiral. Isso resulta em um nucleófilo mais forte que inicia uma reação aldólica estereosseletiva. A reação mostrada neste exemplo é importante para a produção de precursor para a síntese de esteróides.

Agora que abordamos os princípios da organocatálise, vamos dar uma olhada em um procedimento para uma reação aldólica catalisada por (S)-prolina.

Primeiro, traga os reagentes e vidraria para a capela. Adicione os reagentes a um balão de fundo redondo de 20 mL com uma barra de agitação magnética. Em seguida, mexa a mistura a 35 ? C por 30 minutos.

Em seguida, adicione 105 mg de 3-buten-2-one gota a gota à mistura, mantendo a temperatura. Deixe a reação mexer por uma semana a 35 °C.

Após uma semana, resfrie a reação à temperatura ambiente e depois exclua-a adicionando aproximadamente 5 mL de cloreto de amônio aquoso saturado.

Em seguida, extraia a camada aquosa adicionando 30 mL de éter dietílico. Separar as camadas orgânica e aquosa utilizando uma ampola de separação.

Em seguida, lave as camadas orgânicas com uma solução saturada de cloreto de sódio e seque com sulfato de magnésio anidro. Depois, remova o sulfato de magnésio da solução por filtração.

Em seguida, concentre o produto por evaporação rotativa. Por fim, purificar o resíduo obtido por cromatografia em coluna.

O produto obtido agora pode ser analisado usando RMN de 1H

A RMN de prótons do produto é usada para analisar e identificar os picos da cetona de Wieland-Miescher. O composto tem um total de 14 hidrogênios. O singleto downfield a 5,85 ppm é característico do alceno hidrogênio a e se integra a 1. Os múltiplos alcanos b, c, d e e são encontrados em seus deslocamentos típicos variando entre 2,78 e 1,65 ppm, integrando-se a um total de 10 hidrogênios. Por fim, o grupo metil f é o singleto mais upfield com um deslocamento de 1,45 ppm com uma integração de 3 hidrogênios.

Agora que analisamos um procedimento de organocatálise, vejamos algumas aplicações

A organocatálise assimétrica tornou-se um processo indispensável para a síntese de compostos farmacêuticos. Um exemplo é a produção de (S)-varfarina, um anticoagulante usado para tratar coágulos sanguíneos. No passado, sua síntese dependia da resolução quiral, via cristalização ou cromatografia, a partir de misturas racêmicas. Esse processo resultou em rendimentos de cerca de 19%. Com a ajuda de um catalisador quiral orgânico, o processo de resolução quiral desperdiçado foi substituído por uma síntese que atinge rendimentos de 99%.

Líquidos iônicos são sais que normalmente existem no estado líquido à temperatura ambiente. Os líquidos iônicos estão ganhando atenção em muitos campos de pesquisa, incluindo organocatálise. EMIMAc é um exemplo de um composto que possui cátions e ânions orgânicos. Nesta aplicação, é usado como catalisador em uma síntese estereosseletiva. A alta estabilidade, baixa volatilidade e não inflamabilidade dos líquidos iônicos os tornam um meio de reação seguro e adequado para reciclagem.

Você acabou de assistir ao vídeo da JoVE sobre organocatálise. Este vídeo abordou organocatálise, um procedimento geral e algumas aplicações. Obrigado por assistir!