Diapositive 1

Química Orgânica Avançada (QP-021), Unicamp
Igor D. Jurberg
Aula 12
Reduções
Livros: A) (revisão) Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S.; Organic Chemistry 2nd ed. Oxford University Press, New
York: 2012. B) Carey, F. A.; Sundberg, R. J.; Advanced Organic Chemistry. Part A: Structure and Mechanisms 4th ed.
Kluwer academic/Plenum Publishers, New York, 2000. C) Carey, F. A.; Sundberg, R. J.; Advanced Organic Chemistry.
Part B: Reactions and Synthesis 4th ed. Kluwer academic/Plenum Publishers, New York: 2000. D) Li, J. J.; Name
Reactions: a Collection of Detailed Reaction Mechanisms 2nd ed. Springer: 2003. E) Kürti, L.; Czakó; Strategic
Applications of Named Reactions in Organic Synthesis Elsevier, Oxford: 2005. F) Curso do Prof. Samir Z. Zard de
"Fundamentos da Quimica Molecular", École Polytechnique: 2004. Artigos: G) Seyden-Penne, J.; Reductions of
Alumino- and Borohydrides in Organic Synthesis Wiley-VCH: New York, 1997, 2nd edition. Hidretos de Boro: H)
Nystrom, R. F.; Chaikin, S. W.; Brown, W. G. J. Am. Chem. Soc. 1949,71, 3245. (LiBH4) I) Yoon, N. M.; Pak, C. S.;
Brown, H. C.; Krishnamurthy, S.; Stocky, T. P.; J. Org. Chem. 1973, 38, 2786. J) Lane, C. F.; Chem. Rev. 1976,76, 773.
(B2H6) K) Brown, H. C.; Stocky, T. P.; J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 8218 (BH3.L). Hidretos de Aluminio: L) Miller, A. E.
G.; Biss, J. W.; Schwartzman, L. H.; J. Org. Chem. 1959,24, 627 (DiBAl-H). M) Zakharkin, L. I.; Khorlina, I. M.;
Tetrahedron Lett. 1962, 3, 619. (DiBAl-H). Tosilhidrazonas: N) Hutchins, R. O.; Milewski, C. A.; Maryanoff, B. E.; J.
Am. Chem. Soc. 1973, 95, 3662. O) Kabalka, G. W.; Baker, J. D., Jr.; J. Org. Chem. 1975, 40, 1834. P) Kabalka, G. W.;
Chandler, J. H.; Synth. Commun. 1979, 9, 275.
1
Métodos comuns de redução
LiAlH4
O
R
1
NaBH4/ LiBH4
OH
2
R
R
1
BH3.THF
OH
2
R
OH
R1
R
1
H2/Pt ou Pd
H2 / Ni de Raney
OH
OH
2
R
R
1
1
2
R
R
R
(um pouco
dif ícil)
2
O
R1
R1
Cl
O
1
R1
OH + R 2OH
2
R
OR
O
R1
R1
NR2R 3
NR 2R 3
O
R1
R1
OH
1
R CN
OH
R1
NH 2
R1
(hidrólise
NH em R1CHO)
ou
OH
O
H
R X (X = Hal,
OTs, OMs)
R1 NO2
R1
R2
R1
R3
2
4
R
R
R H
R1 NH2 (frequentemente
suja)
OH
R1
- R1
OH + R 2OH (c/ LiBH4)
R1
- reação mt lenta com NaBH 4
sem reação, em geral (mas
catalisada por Ni2+, Co2+)
sem reação
sem reação, em geral (mas
catalisada por Ni2+, Co2+)
OH
R1
NR 2R 3
R1
NR 2R3 (difícil)
R1
OH (difícil)
R1
OH
R1
NH 2
(com cat.
O envenenado)
OH + R2OH (difícil)
R1
OH + R 2OH
R1
OH ou R1
(um pouco
NH2 difícil)
R1
HO H
(sobretudo em
meio ácido)
reação lenta,
exceto c/ LA
reação lenta,
exceto c/ LA
sem reação
sem reação
R H (reação lenta, exceto
p/ R = alila, benzila)
sem reação
sem reação
R1 NH2
R1
sem reação, exceto
alcinos conjugados e
alcinols
sem reação, em geral
sem reação, exceto para
olefinas conjugadas ou
álcoois alílicos
sem reação, exceto para
olefinas conjugadas c/
uma carbonila
R2
1
R
H
BH 2
R1
R2
ou
H
H BH 2
R3
R1
R
2
R
4
R2
(c/ cat. envenenado,
e.g. Lindlar)
H
H H
R3
R1
R
2
R
4
2
Reação de Cannizzaro
Disproporção:
O
H
Ph
OH
O
NaOH
+
Ph
ONa
Ph
H
H
HO
O
O
Ph
H
H
OH
ONa
O
Ph
+
Ph
OH
Ph
H
H
Generalização:
M
O
O
H
R1
?
R2
O
M O H
+
R1
R2
3
O
Al(OiPr)3
i PrOH
OH
+
1
R
R
2
Me
OH
R1
Me
Oxidação de Oppenauer
R
O
+
2H
Me
Me
Redução de Meerwein-Ponndorf-Verley
Mecanismo:
O iPr
Al Oi Pr
O
R1
R2
R1
O
H
O
1
H
O
R
R2 H
O
R2
Me
Me
Oi Pr
Oi Pr
Al Oi Pr
Al Oi Pr
O
Me
Me
Me
Me
OH
Al(O iPr)3
+
OH
Me
Me
i
O Pr
R1
R2 H
O
Al Oi Pr
O
Me
H
Me
Me
1
R
R2 H
O
Oi Pr
O
Al Oi Pr
+
Me
Me
Me
4
O
R1
OH
+
R2
Me
Al(O iPr)3
iPrOH
OH
R1
Me
Oxidação de Oppenauer
O
+
R2
H
Me
Me
Redução de Meerwein-Pondorff-Verley
Exemplo:
Woodward et al., J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 2657
5
Redutores Clássicos


H
Al
H
2,1


H
B
Li H
H Al H
H
Hidreto de lítio e alumínio
(LiAlH4)
Na
H
H B H
H
Borohidreto de sódio
(NaBH4)
Li
Be
B
C
N
O
F
1,0
1,6
2,0
2,6
3,0
3,4
4,0
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
0,9
1,3
1,6
1,9
2,1
2,6
3,2
Eletronegatividade (de Pauling)
LiH, NaH, KH: muito insolúveis para agir como redutores, agindo geralmente como
bases fortes não nucleofílicas
Mas:
OMe
+
MeO B OMe
NaH
>200oC
H Na
H B H
H
+
3 NaOMe
6
LiAlH4
Mecanismo:
LiAlH 4
Et2O ou THF
O
R1
O
R1
R2
Li
R
R
OH
Li
O
R2
R
H
H
R2
H
H Al H
H
1
1
Al
1
R2
H
H
O Al H
H H Li
H
R1
R2
1
R
H
O
1
R
R1
O
R2
itera 3 vezes
Al O Li
R2
O
R1
R2
Mecanismo simplificado:
R1
O
LiAlH 4
R1
2
2
R
R
O
H
H 2O
R1
OH
2
R
"H "
7
Redução de ésteres
O
R
O
LiAlH 4
R
OEt
O
OEt
R
H
O
LiAlH 4
R
H
H 2O
H
H
R
OH
"H "
"H "
OEt
Me
O
O
NaBH4
EtOH, MeOH
ou H2O/ THF
Me *
OEt
O
OH
LiAlH4
Me *
OH
OH
8
Reatividade:
H
Li
H
H Al H
H
H B H
H
Na
H
H B H
H
Borohidreto de litio
(LiBH4)
3 tBuOH
(-3 H2)
Me
Me
Li
Na
NC B H
H
H
Cianoborohidreto de sodio
(estavel
em
meio
ligeiramente acido)
Me
O
Me
O
MeO
Al H
Me
O
Me Me
Me
Me
O
H
OMe
Al H
Na
H
Red-Al
Me
Me
Me
O
Me
LiAlH(OtBu)3
Me
Al
Me
DiBAl-H
Me
B H
Me
Me
Me Li
Litio selectrida
Redução de Luche
R3
O
2
R
NaBH4
NaBH4, CeCl3
MeOH, ta
1
R3
OH
2
R
R
+
MeOH
CeCl3 (cat.)
redução 1,2 exclusivamente
1
R
reagente mais duro
NaB(OMe)nH4-n
+
nH2
A) J. L. Luche, J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 2226. B) J. L. Luche et al., ibid.1981, 103, 5454.
9
Controle da Estereoseletividade
ataque
equatorial
O
Me
Me
H
Me
Me H
Me
[H ]
Me H
H
O
ataque
axial
Me
Me
OH
Me
NaBH4
H
Me
+ Me
Ph
Me
OH
86%
14%
4%
96%
Me
Litio selectrida
Me
H Me
B
Me
Li
Me
Me
Litio selectrida
10
Redução por metais dissolvidos
Zn
+
ZnCl2
2 HCl
Mecanismo:
H2
H H
H
H
+
2
Zn
Zn
H
Zn
H
Outros aceptores para elétrons além do próton?
11
O
Reação de Bouveault-Blanc
R2
R1
OH
Na/ EtOH
R1
R2
Mecanismo:
Na
Na
O
O
1
R
1
2
+
2
1
R
R
R
OH
EtOH
R
EtO
2
R
Na
Na
Na
Na
O
R1
OH
R2
EtOH
R1
EtOH
R2
HO H
R1
O
R1
O
Na
R2
THF
R2
R1
O
Na
R2
Radical-ion
THF
R1
R2
Dianion
12
Síntese de Organometálicos
+
R Br
2Li
R Br
+
LiBr
R
R Br
+
Br
Li
Li
R Br
R Li
+
Li
Mg
R Br
Mg
Li
R MgBr
R Br
Mg
"R "
R
+
Br
"R "
Mg
2
Mg
13
A Importância do Metal
OH
Li/ NH3
t
BuOH, THF
O
Fe/ AcOH
sem reação
Zn/ AcOH
O
NO2
NH2
Fe/AcOH
Potencial de redução (V):
Combinações usuais:
- Fe ou Zn na presença de um ácido
(HCl, NH4Cl, AcOH, etc)
- Na, Mg ou Al(Hg) em um solvente
protico (EtOH, MeOH, etc)
- Li, Na, K ou Ca em NH3 liquido,
etilamina, etc..
+
e
Li
-3,05
+
2e
Mg
-2,36
+
3e
Al
-1,66
+
2e
Zn
-0,76
Fe
+
2e
Fe
-0,44
Ag
+
e
Ag
+0,80
Li
2
Mg
3
Al
2
Zn
2
14
Redução de dupla ligações
O
O
Zn/ AcOH
1e
O
O
OH
H
OH
1e
OH
H
Mecanismo Simplificado ("formal"):
O
O
2e
OH
O
H
15
Redução de dupla ligações
Exemplo:
MeO

O
Me

MeO

MeO
O
Me

H
H
H OH
MeO
MeO
Na, NH3-THF
-40°C
O
Me
H
71%
OH
O
Me
H
100%
H OH
MeO
MeO
Na, NH3-THF
-40°C
H
H
MeO
OH
Uma protonação inicial intramolecular na posição é proposta.
Z. Valenta et al., Tetrahedron Lett. 1997, 38, 3863.
16
t
Li/ NH3
BuOH, THF
-33 °C
Redução de Birch
2e
t
Li/ NH3
BuOH
(mecanismo
simplificado,
"formal")
Exemplo:
OH
MeO
i
Me
Li, NH 3,
PrOH, -78 oC
OH
MeO
OTIPS
D. A. Evans et al., J. Org. Chem. 1991, 56, 741.
O3 , DCM-MeOH
pir., -78 oC, Me 2S
Me
56%, 2 etapas
OTIPS
O
MeO
O
OH
Me
OTIPS
17
Redução de Birch: efeito diretor de grupos
18
Sequência de redução de Birch e alquilação
CO2 Me
CO2Me
NH 3 NH2
CO2 Me
MeO2C R
Alquilação:
R X
2e
Exemplo:
MeO
MeO
Li, NH 3-THF, -33o C
HO2 C
OMe
H 3PO4
36%
MeO
I
MeO
OMe
MeO 2C
MeO
CO2H
O
MeO 2C
CO2 Me
89%
O
HO
OH
OH
H CO2 H
Me
(+)-ácido Giberélico
OMOM tBuOK, THF
K, NH 3, -78oC
O
MeI, -33 oC
O
84%
H
MeO
MeO 2C Me
CO2 H
L. N. Mander et al., J. Org. Chem. 1984, 49, 3250.
H
OMOM
O
O
MeO
CO 2Me CO2 H
19
H2N NH2, HO
Redução de Wolff-Kishner
O
1
R
OH
HO
2

R
R1
R2
Mecanismo:
H2NNH2 H2O
O
R1
R2
H2N
R1
HO
N
R2
HN
HN
N
R1
N
R1
R2
R2
H2O
N
R1
R2
R1
R2
R1
Exemplo:
H
R2
OMe Me
Me
O
Me
N
Me
HO
HN
R1
N
H
R2
OH Me
1) H2 NNH2 .H2 O, KOH,
OH, 195 oC
HO
2) BBr 3, DCM, -78o C
40% , 2 etapas
H
Me
D. S. Watt et al., J. Org. Chem. 1978, 43, 4758.
Me
Me
Me
H
Me
(+)-Ferruginol
20
Redução de Wolff-Kishner: variante de Caglioti
Caglioti:
H2 N NHTs
O
1
R
H2 N NHTs
Ts
N
1
R
NH
NaBH 4 , MeOH
R
R
H
R2
MeOH
-H2 O
Ar
O S O
NaBH 4,
MeOH
N
2
R1
2
R1
R2
N
NH
1
R
R2
NH
N
MeO
H
1
R
N
R1
R2
R2
H
H
- Relacionado à hidrazonas, veja também a reação de Shapiro/ BamfordStevens.
- Tosil hidrazonas também são muito empregadas em reações de acoplamento
cruzado, sendo transformadas em grupos de fuga N2: J. Barluenga, C. Vádez,
Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7486.
Para um exemplo em síntese, veja: A. K. Ghosh et al., Org. Lett. 2009, 11, 4164.
21
Reduções catalíticas de olefinas
H2
Ph
Me
Me
cis
H 2, Pd/C
Ph
Me
H
H
H H
superfície do metal
superfície do metal
Ph
HH
H H
meso
Ph
Me
Ph
Me
Me
Ph
trans
H 2, Pd/C
Ph
Me
Me
Ph
H H
+ enantiômero
22
Reduções catalíticas de alcinos
1
H2, Pd/ C
2
R
R
R2
R1
HH
H
1
R
H
Exemplo:
I
O
OTHP
O
O
N
Me NaHMDS, THF,
N
O
85%
Me
HO
OTHP
Me
Me
Me
Me
MeO
O
Me
Mo(N(tBu)Xyl)3 (10mol%),
tolueno, DCM, 80o C
O
O
O
MeO
MeO
Me
Me
TBSO
MeO
80%
Metátese de alcinos
Me
O
O
MeO
TBDPSO
HO
Me
OTHP
TBSO
HO
OTHP
OTHP
O
NH
O
Me
HO
Me
R2
R1
(tratado com
Pb2+ e/ou quinolina catalisador de Lindlar)
66%, 3 etapas
Bn
Bn
Oxazolidinona
de Evans
R
H2, Pd/ BaSO4
1) LiBH 4, THF,
MeOH, 0o C
2) H 2(1atm),
cat. de Lindlar
AcOEt, pir.
3) DMP, DCM, 0o C
O
O
-78 oC
2
Me
Cruetaren A
Fürstner et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 9275.
TBDPSO
Me
Me
23