Proponha sínteses razoáveis para cada um dos alquinos abaixo, usando os princípios da análise retrossintética. Cada grupo funcional alquino na sua molécula-alvo deve vir de um composto de dois carbonos (por exemplo, etino, eteno, etanal, etc.).
Passo 1
O enunciado pede que eu proponha sínteses razoáveis, por análise retrossintética, para a molécula dada pelo SMILES <CCC#CCCC>. Informações relevantes extraídas do enunciado e da própria SMILES:
- A molécula-alvo é o alcino interno hept-3-yne (ou 3-heptino), com fórmula estrutural linear: CH3–CH2–C≡C–CH2–CH2–CH3.
- Tem um único grupo alquino (ligação tripla interna) localizado entre os carbonos 3 e 4.
- Restrição importante: cada grupo funcional alquino na molécula-alvo deve “vir” de um composto de dois carbonos (por exemplo, etino, eteno, etanal etc.). Ou seja, a origem do fragmento que fornece a unidade ≡C– deve ter como bloco de construção uma unidade de dois carbonos (o caso típico é usar etino/acetileno como bloco inicial).
- Não há outras restrições explícitas (tipo reagentes proibidos ou proteção funcional adicional).
Passo 2
Identificar a disconexão retrossintética mais direta. Para um alcino interno do tipo R–C≡C–R’, a disconexão clássica é pensar que ele pode ser formado por alkilação de um acetilureto (acetilídeo) ou pela alkilação sucessiva de um alcino terminal. Como preciso que o grupo alquino venha de um composto de dois carbonos, uma opção natural é começar de etino (acetileno, HC≡CH), transformá-lo em acetilídeo (HC≡C–) e fazer duas alkilações sucessivas para instalar os dois ramos R e R’. Dessa forma, a retrossíntese simples é:
R–C≡C–R’ ← R–C≡CH ← HC≡CH
ou seja, etino (C2) será o bloco que dá origem ao par de carbonos do grupo ≡C–.
R–C≡C–R’ ← R–C≡CH ← HC≡CH
ou seja, etino (C2) será o bloco que dá origem ao par de carbonos do grupo ≡C–.
Passo 3
Aplicando isso ao nosso alvo hept-3-yne (CH3–CH2–C≡C–CH2–CH2–CH3): precisamos que os dois substituintes acilaínicos (R e R’) somem 5 carbonos além dos dois carbonos do etino (pois 2 + 5 = 7 carbons totais). Assim escolhemos R = etil (2C) e R’ = propil (3C). A sequência retrossintética fica:
CH3–CH2–C≡C–CH2–CH2–CH3 ← CH3CH2–C≡CH (1-butinil = 1-butyne) ← HC≡CH (etino)
Ou, na ordem das alkilações: partir de HC≡CH, alkilar com um grupo etil para dar 1-butin (CH3CH2–C≡CH) e depois alkilar o terminal restante com propil para gerar o alcino interno.
CH3–CH2–C≡C–CH2–CH2–CH3 ← CH3CH2–C≡CH (1-butinil = 1-butyne) ← HC≡CH (etino)
Ou, na ordem das alkilações: partir de HC≡CH, alkilar com um grupo etil para dar 1-butin (CH3CH2–C≡CH) e depois alkilar o terminal restante com propil para gerar o alcino interno.
Passo 4
Explicar a química por trás de cada etapa (didático e passo a passo):
- Por que deprotonar o alcino terminal? Um alcino terminal tem um hidrogênio acilínico relativamente ácido (pKa ≈ 25), ou seja, é ácido suficiente para ser deprotonado por bases fortes como NaNH2 (sódio amida) ou organometálicos fortes (por ex. n-BuLi). A deprotonação gera um acetilídeo (R–C≡C^–), que é um nucleófilo forte para reação SN2 com haletos de alquila primários.
- Mecanismo resumido: HC≡CH + NaNH2 → HC≡C–Na+ (acetilídeo). Em seguida HC≡C^– faz ataque nucleofílico em um haleto de alquila primário (R–X) por um mecanismo SN2, formando R–C≡CH e X^–. Repetindo: deprotonar R–C≡CH gera R–C≡C^– e alkilar com R’–X forma R–C≡C–R’.
- Cuidados práticos: usar haletos primários (1-brometo ou 1-iodeto preferíveis) para evitar reações de eliminação (E2) ou substituições concorrentes; evitar haletos secundários/terciários. NaNH2 em NH3(l) é uma condição clássica para deprotonar alcinos; n-BuLi também funciona. Etino (acetileno) é gás — manusear adequadamente.
Passo 5
Montando a síntese direta (ordem das operações e reagentes explícitos), com explicação breve de cada passo:
- Deprotonação do etino e primeira alkilação para formar o alcino terminal parcial:
- Reagentes/condições:
(etino), (excesso), como solvente, depois adicionar brometo de etila ( , isto é 1-bromoetano) por adição lenta. - Transformação:
(1-butin, também chamado de 1-butyne). - Raciocínio: a acetilida forma-se e ataca
por SN2, formando o vínculo C–C.
- Deprotonação do alcino terminal recém-formado e segunda alkilação para obter o alcino interno alvo:
- Reagentes/condições: deprotonar
com (novamente em ou usar n-BuLi), então adicionar 1-bromopropano ( , 1-bromopropano / 1-bromopropil) como eletrofílico. - Transformação:
(hept-3-yne). - Raciocínio: acetilida (do 1-butin) ataca
por SN2, instalando o grupo propil e gerando o alcino interno desejado.
Passo 6
Observações práticas, alternativas e dicas para a prova (resumido, amigável):
- Por que escolhi essa rota? Porque usa etino (C2) como bloco inicial, respeitando a restrição, e emprega reações padrão de síntese de carbonos–carbonos (deprotonação de alcinos e alkilação por SN2), que são comuns e diretas em provas. É um caminho direto, com poucas etapas e reagentes clássicos.
- Alternativas possíveis: acoplamentos de alcinos (por exemplo, acoplamento de Sonogashira seguido de desprotection e acoplamento) ou síntese via eliminação de dihaletos vicinais (por exemplo, partir de 1,4-dibromobutano + eliminações) — mas essas rotas são mais longas ou não usam explicitamente etino como bloco de dois carbonos.
- Problemas comuns: se o haleto usado for secundário/terciário, ou se as condições de base forem inadequadas, o caminho pode gerar eliminação (olefina) ou mistura de produtos. Além disso, usar pouco cuidado com equivalentes de base e com a ordem de adição pode diminuir rendimento.
Resposta
HC≡CH (etino) ─(1) NaNH2 / NH3(l); then EtBr→ CH3CH2–C≡CH (1-butin) ─(2) NaNH2 / NH3(l); then PrBr → CH3CH2–C≡C–CH2CH2CH3 (hept-3-yne, alvo)