O tratamento do ácido 5 -aminopentanóico com DCC (diciclohexilcarbodiimida) produz uma lactama (amida cíclica). Mostre a estrutura do produto e o mecanismo da reação.

Passo 1

O enunciado diz que o ácido 5-aminopentanóico, ou seja \mathrm{H_2N\!-\!(CH_2)_4\!-\!COOH}, ao ser tratado com DCC (diciclohexilcarbodiimida, \mathrm{CyN\!=\!C\!=\!NCy}, em que Cy = cicloehexil) sofre ativação do grupo carboxila e depois ciclização intramolecular para dar uma lactama de seis membros. O conteúdo envolve acoplamento de ácidos carboxílicos com DCC e ataque nucleofílico intramolecular para formar amidas cíclicas.

Passo 2

Ativação do ácido pelo DCC. Primeiro o oxigênio da carboxilato (após perda de próton) ataca o carbono central da carbodiimida, gerando um intermedário do tipo O-acil-isouréia:
\mathrm{H_2N\!-\!(CH_2)_4\!-\!COO^-} \;+\; \mathrm{CyN\!=\!C\!=\!NCy} \;\longrightarrow\; \mathrm{H_2N\!-\!(CH_2)_4\!-\!C(O)\!-\!O\!-\!C(NCy)\!-\!NCy}

Passo 3

Ataque nucleofílico intramolecular. O par de elétrons no nitrogênio \mathrm{NH_2} ataca o carbono carbonílico do intermedário O-acil-isouréia, formando um intermediário tetraédrico cíclico:
\mathrm{H_2N\!-\!(CH_2)_4\!-\!C(O)\!-\!O\!-\!C(NCy)\!-\!NCy} \;\xrightarrow{\text{ataque intramol.}}\; \text{tetraédrico cic}\acute{}\text{lico}é

Passo 4

Colapso do intermediário tetraédrico. A ligação C–O(isouréia) se rompe, liberando a ureia dicianclohexílica (DCU) e formando a lactama de seis membros:
\text{tetraédrico cic}\acute{}\text{lico} \;\longrightarrow\; \underbrace{\text{lactama de seis membros}}_{\text{\epsilon-caprolactama}} \;+\; \mathrm{CyNH\!-\!C(=O)\!-\!NCy}é

Resposta

O produto é a \epsilon-caprolactama, ou seja, a lactama de seis membros cujo anel contém cinco grupos -\!CH_2\!- e um nitrogênio adjacente ao carbonila. A sua estrutura pode ser escrita como:
\mathrm{O=C_1\,(CH_2)_4\,N_1}
ou, em notação condensa,
\mathrm{O=C_1-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-N_1}.

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