Proponha sínteses razoáveis para cada uma das seguintes moléculas. Use um alquino em cada síntese pelo menos uma vez.

Passo 1

Vamos entender direitinho o que a molécula do SMILES representa. O texto dado é C=CC1=CCCCC1. Lendo isso: há um anel ciclohexeno (a parte C1=CCCCC1 é um ciclohexeno: um anel de seis carbonos com uma dupla no anel) e ligado a um dos carbonos do anel há uma cadeia propenílica externa C=C–C–(anel). Em palavras simples: é um ciclohexeno substituído em um carbono por um grupo propenil (um fragmento do tipo propenila, isto é, uma cadeia com dupla \mathrm{CH_2=CH-CH{-}} ligada ao anel). Ou seja, o alvo é o composto que pode ser descrito como 1-(propenil)cyclohexene (um ciclohexeno com um grupo propenil ligado ao carbono 1 do anel).
Informações importantes extraídas do enunciado: a estrutura tem duas ligações duplas (uma no anel e outra na cadeia substituinte); preciso propor sínteses razoáveis usando pelo menos um alquino em cada rota. Não há restrição adicional (por ex. reagentes proibidos), então posso escolher rotas práticas.

Passo 2

Pensamento retro-sintético (explicadinho, sem pular etapas): qual ligação corta fácil para imaginar reagentes simples? Se eu cortar a ligação simples que une o anel ao substituinte propenil, obtenho dois fragmentos simples: o ciclohexeno e a propila (propeno). Ou seja, uma rota direta é construir a ligação C–C entre um alceno do anel (ciclohexeno) e um alqueno simples (propeno) por meio de reações que unem olefinas — a reação mais direta para isso é a metátese de olefina (cross-metathesis). Isso sugere a síntese prática: gerar propeno a partir de um alquino (para satisfazer a exigência do exercício) e depois fazer cross-metathesis entre propeno e ciclohexeno para formar o produto alvo. Vou também propor uma rota alternativa que envolve um alcino reagindo com uma carbonila (adição de acetilure a uma cetona) e conversão do alcino em alqueno no decorrer da sequência — assim também uso alquino e dou outra opção se o estudante não quiser trabalhar com metátese.

Passo 3

Explicando a reação principal que vou usar (cross-metathesis) de forma didática:
  • O que é: a metátese de olefinas é uma reação que troca fragmentos entre duas duplas, quebrando e refazendo ligações C=C via intermediários carbênios metálicos (geralmente catalisados por complexos de rutenio do tipo Grubbs). O resultado é que dois alcenos trocam “parceiros” e formam novos alcenos.
  • Por que usar aqui: cortando a ligação C–C entre o anel e o substituinte, a união de ciclohexeno com propeno por cross-metathesis dá diretamente o produto desejado (um ciclohexeno com o grupo propenil ligado). É uma rota limpa e direta.
  • Condições típicas: catalisadores de Grubbs (primeira ou segunda geração; Grubbs II é uma escolha robusta), solvente apolar (por ex. diclorometano ou tolueno), temperatura ambiente a refluxo moderado dependendo do sistema. A metátese tolera bem muitas funções e costuma ser bem aplicável a substratos simples como ciclohexeno + propeno.
  • Observações sobre estereoquímica: cross-metathesis pode dar mistura E/Z no novo alceno substituinte; para um fragmento propenil simples as diferenças não costumam ser dramáticas, mas a condição e o excesso de um reagente (usar excesso de propeno) ajudam a direcionar formação do produto desejado.

Passo 4

Rota prática (síntese principal) passo-a-passo, com o uso explícito de um alquino:
  1. Preparar propeno a partir de um alquino comercial simples — por exemplo, usar propyne (1-propino, \mathrm{CH_3{-}C\equiv CH}) como ponto de partida. Por que? o enunciado pede que eu use um alquino ao menos uma vez.
  2. Fazer uma hidrogenação parcial de \mathrm{CH_3{-}C\equiv CH} para obter propeno ( \mathrm{CH_2=CH{-}CH_3}). Condição típica: hidrogenação dissolvida com catalisador envenenado (Lindlar) ou hidrogenação controlada com equivalente que pare no alceno. Explicação didática: o hidrogênio adiciona à tripla ligação; com catalisador envenenado (Lindlar) a reação para em alceno (evita saturar até alcano). Controle de pressão de H2 e tempo evita sobre-hidrogenação.
  3. Fazer cross-metathesis entre o propeno obtido e ciclohexeno (substrato comercial). Condições: catalisador de Grubbs (ex.: Grubbs II, 3–5 mol%), solvente CH2Cl2 ou tolueno, refluxo suave se necessário; usar excesso de propeno (ou manusear propeno em excesso gasoso) para deslocar o equilíbrio a favor do produto desejado. Explicação didática: o catalisador forma um carbênio metálico que reorganiza as ligações C=C entre as duas olefinas; o resultado esperado é a formação do ciclohexeno substituído pelo grupo propenil (nos padrões descritos pelo SMILES).
  4. Purificação: filtração para remover o catalisador (passar por sílica com desativação se necessário), seguida de cromatografia em coluna ou destilação a pressão reduzida dependendo do ponto de ebulição. Análise por RMN/GC-MS para confirmar produto.

Passo 5

Dicas experimentais e pontos pedagógicos (como fazer na prova/nafísica mental):
  • Por que começamos por um alquino e não pelo próprio propeno? Porque o enunciado exige o uso de um alquino em algum ponto da síntese; além disso, a transformação alquino → alceno (por hidrogenação parcial) é direta e comum. Na prova, basta escrever “ \text{propyne} \xrightarrow[\text{Lindlar}]{\mathrm{H_2}} \text{propene}” e justificar que Lindlar fornece o alceno e não o alcano. - Sobre a metátese: na resposta de prova escreva “\(\text{ciclohexeno} + \text{propene} \xrightarrow{\text{Grubbs II}} \text{1-(propenil)cyclohexene} (cross‑metathesis)”. Não precisa detalhar o mecanismo de carbênio metálico a menos que peçam; explique que é a forma mais direta de unir duas olefinas.
    - Controle de isomeria: se for necessário obter apenas um isômero (E ou Z), seria preciso ajustar condições ou usar outra rota; para questões de síntese raciocine que uma mistura E/Z pode ser aceitável a não ser que o enunciado peça regio- ou estereosseletividade.)

Passo 6

Rota alternativa (também usando um alquino) — opção caso metátese não esteja disponível ou queira outra estratégia: adição de acetilure a carbonila + transformação do alcino em alceno. Sequência resumida e porque funciona:
  1. Comece com cicloxexanona (ciclopentanona? não — use cicloxhexanona). Desprotonar propyne (alquil terminal) com n‑BuLi para formar o acetilide \mathrm{CH_3{-}C\equiv C^- Li^+}. Adicionar esse acetilure à cicloxhexanona dá um álcool proparílico (adição nucleofílica do acetilide ao carbonil). Explicação: acetilídeos atacam carbonilas formando álcoois proparílicos; aqui incorporamos o carbono do alquino ao esqueleto.
  2. Converter o álcool proparílico (um álcool com a triple bond adjacente) via rearranjo de Meyer–Schuster (ou tratamentos ácidos/Lewis que convertem propargil‑álcoois em enonas conjugadas) para gerar uma enona onde o fragmento propenil está conjugado ao anel (formando uma ligação C=C entre o anel e o substituinte). O Meyer–Schuster converte álcoois proparílicos em α,β‑insaturados carbonila — é uma transformação clássica para transformar o álcool com C≡C em enona.
  3. Se necessário ajustar a posição da carbonila para obter o ciclohexeno substituído (por exemplo reduzir a carbonila conjugada e desoxigenar para chegar ao alceno no anel), usar redução controlada (por ex. redução selectiva do grupo carbonila seguida de desoxigenação ou Wolff–Kishner em condições que mantenham a dupla externa). A ideia é usar o álcool→enona→redução seletiva/isomerização para chegar ao alvo com o duplo no anel e o propenil externo.
    Observação: esta rota é mais longa, mas é útil em provas para mostrar que você sabe operar com acetilídeos e rearranjos de propargil.

Passo 7

Resumo prático (o que você escreveria na prova em forma curta, com reagentes principais):
  • Rota simples e direta (minutos na prova): \text{CH}_3\!-\!C\equiv CH \xrightarrow[\text{Lindlar}]{\mathrm{H_2}} \text{CH}_2\!=\!CH\!-\!CH_3;\quad \text{cyclohexene} + \text{propene} \xrightarrow{\text{Grubbs II}} \text{produto alvo (1‑propenilcyclohexene)}.
  • Rota alternativa (uso direto do acetilídeo): \text{CH}_3\!-\!C\equiv CH \xrightarrow{\text{n‑BuLi}} \text{acetilide}\xrightarrow{\text{add. a cyclohexanone}} \text{álcool proparílico} \xrightarrow{\text{Meyer–Schuster}} \text{enona} \xrightarrow{\text{redução/isomerização}} \text{produto alvo}.áíçãçã

Resposta

(i) Principal: \text{CH}_3\!-\!C\equiv CH \xrightarrow[\text{Lindlar}]{\mathrm{H_2}} \text{CH}_2\!=\!CH\!-\!CH_3;\quad \text{cyclohexene} + \text{propene} \xrightarrow{\text{Grubbs II}} \text{1-(propenil)cyclohexene}.
(ii) Alternativa: \text{CH}_3\!-\!C\equiv CH \xrightarrow{\text{n‑BuLi}} \text{acetilide} \xrightarrow{\text{add. a cyclohexanone}} \text{álcool proparílico} \xrightarrow{\text{Meyer–Schuster}} \text{enona} \xrightarrow{\text{redução/isomerização}} \text{1-(propenil)cyclohexene}.áíçãçã

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