Mostre como preparar os seguintes álcoois através da reação de Grignard (Obs: em alguns casos, mais de uma combinação de reagentes é possível):
2-fenil-2-butanol
Passo 1
O que o problema pede: preparar o álcool alvo 2\text{-fenil-}2\text{-butanol}. Ou seja, você deve propor combinações de reagentes via reação de Grignard que, após as etapas adequadas (formação do reagente de Grignard, adição ao carbonilo e trabalho ácido), resultem no composto alvo.
Informações dadas/implícitas:
O produto desejado é 2\text{-fenil-}2\text{-butanol}, cuja fórmula estrutural pode ser escrita como \mathrm{CH_3\!-\!C(OH)(Ph)\!-\!CH_2\!-\!CH_3} (onde Ph = grupo fenil \mathrm{C_6H_5}).
A via pedida é especificamente por reação de Grignard (logo teremos um organomagnésio nucleófilo, \mathrm{R-MgX}, reagindo com um carbonil).
É permitido apresentar mais de uma combinação de reagentes possíveis.
Passo 2
Noções fundamentais (mini-aula de Grignard, bem mastigada):
O reagente de Grignard é formado quando um haleto orgânico (do tipo \mathrm{R-X}, com X= Br, Cl ou I) reage com magnésio metálico em éter seco (por exemplo éter dietílico ou THF seco). Exemplo genérico de formação:
Esse \mathrm{R-MgX} comporta-se como se o carbono ligado a Mg fosse um nucleófilo/carbanion parcial: ele ataca centros eletrofílicos, especialmente o carbono carbonílico de aldeídos e cetonas.
Mecanismo simplificado da adição a uma cetona:
O nucleófilo \mathrm{R^-} (do \mathrm{R-MgX}) ataca o carbono do grupo carbonila \mathrm{C=O}, quebrando a dupla ligação e formando um íon alcóxido (\mathrm{R-CO^-} ligado a \mathrm{MgX^+}).
Num passo final de trabalho ácido (adicionar água ácida ou \mathrm{NH_4Cl} aquoso), o alcóxido é protonado e dá o álcool correspondente.
Resultado típico: adição de um nucleófilo organometálico a uma cetona gera um álcool terciário se o nucleófilo adiciona a uma cetona (pois o carbono original da cetona já tem duas ligações a carbono) — exatamente o caso do nosso alvo, que é um álcool terciário.
Recomendações práticas: reagente de Grignard e solvente devem estar absolutamente secos; atmosfera inerte (N2/Ar) é comum; após a adição e reação, usar uma solução ácida para protonar o alcóxido e isolar o álcool.
Passo 3
Pensamento retro-sintético (como vamos “quebrar” o produto para ver os precursores possíveis):
Queremos \mathrm{CH_3\!-\!C(OH)(Ph)\!-\!CH_2\!-\!CH_3}. Em retro, isso vem da adição de um nucleófilo orgânico R^- ao grupo carbonila de uma cetona R_1\!-\!C(=O)\!-\!R_2, onde após adição o carbono carbonílico passa a ser o carbono com \mathrm{OH} e substituintes Ph, CH_3 e CH_2CH_3.
Há várias maneiras de cortar a ligação C–(Ph) ou C–(alkil) para obter um par cetona + nucleófilo. Três cortes naturais e simples são:
Cetona = 2-butanona (\mathrm{CH_3\!-\!CO\!-\!CH_2\!-\!CH_3}) ; nucleófilo = fenilato, isto é, \mathrm{Ph^-} (fornecido por \mathrm{PhMgBr}).
Cetona = acetofenona (\mathrm{Ph\!-\!CO\!-\!CH_3}) ; nucleófilo = etilato, isto é, \mathrm{Et^-} (fornecido por \mathrm{EtMgBr}).
Cetona = propiofenona (\mathrm{Ph\!-\!CO\!-\!CH_2CH_3}) ; nucleófilo = metilato, isto é, \mathrm{Me^-} (fornecido por \mathrm{MeMgBr}).
Cada uma das opções acima, após adição e trabalho ácido, gera o mesmo álcool terciário alvo. Vou mostrar detalhadamente cada rota.
Passo 4
Rota A — usar 2-butanona + fenilmagnesiano:
Reagentes propostos:
Cetona: \mathrm{CH_3\!-\!CO\!-\!CH_2\!-\!CH_3} (2-butanona, também chamada metil-etil-cetona).
Reagente de Grignard: \mathrm{PhMgBr}, preparado a partir de \mathrm{Br-Ph} (bromobenzeno) e Mg em éter seco.
Sequência prática e mecanismo (passo a passo):
Preparar \mathrm{PhMgBr} adicionando magnésio metálico em pedaços a uma solução seca de \mathrm{Br-Ph} em éter seco sob N2/Ar: \mathrm{Br-Ph + Mg \xrightarrow{ether}} \mathrm{PhMgBr}.
Adicionar lentamente a solução de \mathrm{PhMgBr} à cetona \mathrm{CH_3-CO-CH_2-CH_3} (ou inverter a ordem, dependendo da técnica), controlando temperatura: o nucleófilo fenil ataca o carbono carbonílico, formando o alcóxido correspondente ligado a \mathrm{MgBr}.
Fazer trabalho ácido (por ex. adicionar solução aquosa de \mathrm{NH_4Cl} ou \mathrm{H_3O^+}) para protonar o alcóxido e obter o álcool \mathrm{CH_3\!-\!C(OH)(Ph)\!-\!CH_2\!-\!CH_3}.
Observações: produto será uma mistura racêmica (centro quiral formado de modo igual por ambos os faces). Solvente seco e condições anidras são críticas.
Fazer a adição nucleofílica de \mathrm{Et^-} à acetofenona: o etil ataca o carbono carbonílico de \mathrm{Ph-CO-CH_3}, formando o alcóxido ligado a \mathrm{MgBr}.
Trabalhar com ácido aquoso para protonar e obter \mathrm{CH_3\!-\!C(OH)(Ph)\!-\!CH_2\!-\!CH_3} — mesmo produto alvo.
Observação prática: cuidado com excesso de \mathrm{EtMgBr} porque reagentes muito nucleofílicos/fortes podem reagir com impurezas ou solventes com hidrogênio ácido.
O nucleófilo metil ataca o carbono carbonílico de \mathrm{Ph-CO-CH_2CH_3}, formando o alcóxido.
Trabalho ácido para protonar e isolar \mathrm{CH_3\!-\!C(OH)(Ph)\!-\!CH_2\!-\!CH_3}.
Observação: \mathrm{MeMgBr} é bastante reativo; usar técnica anidra e temperatura controlada.
Passo 7
Aspectos práticos comuns a todas as rotas (dicas de prova e experimento):
Solvente: éter dietílico ou THF anidro são os habituais. Água ou protões presentes destroem o reagente de Grignard (formam hidrocarboneto RH), então tudo deve estar seco.
Formação do Grignard: usar haletos adequados — brometos ou iodetos são mais fáceis de iniciar; cloretos podem funcionar mais lentamente.
Ordem de adição: normalmente adiciona-se lentamente a solução do reagente de Grignard ao carbonilo (ou vice-versa conforme procedimento) para controlar o calor da reação.
Trabalho-up: após consumo do reagente, adicionar solução aquosa ácida diluída (por ex. \mathrm{NH_4Cl_{(aq)} } ou \mathrm{H_3O^+}) para protonar o alcóxido e isolar o álcool.
Quiralidade: o centro gerado é quiral (tem três substituintes diferentes: \mathrm{Me}, \mathrm{Et} e \mathrm{Ph}), então o produto será uma mistura racêmica (50:50) a menos que se use catalisadores assimétricos — mas isso foge da reação clássica de Grignard.