O desafio da ativação das ligações C-H em síntese orgânica

Abstract

Recebido em 11/3/11; aceito em 9/6/11; publicado na web em 9/8/11 THE CHALLENGE OF C-H ACTIVATION IN ORGANIC SYNTHESIS. This review aims at to the presentation and discussion of the principal aspects of the C-H activation by transition metals. Representative examples were selected from the recent literature to illustrate these principles beginning with somewhat simple examples and moving up to more complex ones. The synthetic potential of the C-H activation, as well as the potential advantages and disadvantages of the methodology are highlighted with relevant recent examples, along with brief insights on the mechanism aspects of these reactions.Keywords: C-H activation; transition metals; organic synthesis.Em linhas gerais, para que uma reação orgânica aconteça é preciso que haja uma ligação química suscetível, de forma geral, à clivagem, migração, substituição e/ou adição. Naturalmente, tal ocorrência é induzida por um agente externo, seja ele uma molécula, uma fonte de energia, ou até mesmo outra parte da mesma molécula. Frequentemente, a ligação química em questão é relativamente ativada, isto é, possui patamar energético relativamente elevado, o que facilita sua manipulação sintética. Logo, é desejável que os substratos envolvidos em uma reação sejam previamente funcionalizados, ou seja, contenham sítios reacionais cuja natureza seja suscetível às condições do meio reacional.Frequentemente, utiliza-se o termo "ativação" para designar o aumento da reatividade de uma ligação/molécula frente a algum reagente ou condição reacional. Em muitos casos, o termo "ativação" implica na ruptura da ligação química. O principal resultado da ativação de uma ligação C-H é a sua substituição por uma ligação mais fraca/mais funcionalizada (i.e., mais suscetível a outras reações). Por exemplo, um composto insaturado pode ser ativado mediante coordenação a um centro metálico dos seus orbitais π. Entretanto, para um composto saturado esta rota não é possível e outros mecanismos devem ser utilizados. 1 Sobre as ligações C-H e a sua ativação, três informações básicas precisam ser previamente fornecidas: a ligação carbono-hidrogênio é uma das mais estáveis que existem, isto é, é termodinamicamente estável e cineticamente inerte; é uma ligação onipresente em compostos orgânicos; o maior estoque de moléculas orgânicas são as reservas de petróleo e gás natural, ou seja, a vasta maioria das matérias-primas da química são hidrocarbonetos. Logo, a ativação da ligação carbonohidrogênio (ativação C-H) não é nova. 1 Pelo contrário, a humanidade ainda estaria nos primórdios da evolução tecnológica caso não houvessem desenvolvimentos nesta área.O aproveitamento mais direto dos hidrocarbonetos, particularmente dos alcanos, é proporcionado pelo oxigênio, pois estes sofrem, a temperaturas devidas, oxidação completa, ou queima, fornecendo água, dióxido de carbono e muito calor. No entanto, à temperatura ambiente, sem a presença de um catalisador, os alcanos são praticamente inertes ao oxigênio atmosférico. Esta dicotomia, relacionada aos alcanos, ...

Funcionalização De Ligações C—h Em Estágio Tardio Em Síntese Orgânica

“…A estereosseletividade é "a formação preferencial de um estereoisômero sobre outro em uma reação química", e a diastereosseletividade é a formação preferencial de um diastereoisômero frente a outro (Esquema 2c). 4 O tratamento de acetoacetato de etila (7) em condições de hidrogenação assimétrica catalisada por complexo de rutênio e ligante (R)-BINAP produziu o álcool (R)-8, enquanto o uso do enantiômero (S)-BINAP forneceu o correspondente (S)-8. A redução da cetona 9, como uma mistura racêmica, por LiAlH 4 , levou à formação de uma mistura diastereomérica 10 e 11, com uma relação 1,2-anti e 1,2-syn, respectivamente.…”

“…Esquema geral de funcionalização em estágio avançado Revisão quimiosseletividade, pois um reagente consegue diferenciar uma ligação C-H frente a outras ligações C-H. Da mesma forma é relacionado com a regiosseletividade, pois funcionaliza uma ligação C-H em uma posição frente a outras posições. 6,7,8 Nos últimos anos, há o aumento do uso do termo "sitiosseletividade" para explicar a seletividade em reações de funcionalização da ligação C-H, apesar desse termo não estar definido na IUPAC. A sitiosseletividade, segundo Guangbin Dong, é "a capacidade de diferenciar a reatividade de um mesmo tipo de um grupo funcional presentes em ambientes diferentes na molécula."…”

“…Após os anos 2000, o número de estudos envolvendo reações de funcionalização de ligações C-H aumentou significativamente, trazendo com isso o desenvolvimento de novas metodologias sintéticas para a funcionalização quimiosseletiva dessas ligações. 7,8 Esses avanços tiveram um grande impacto tanto na área de síntese total, 17 quanto na área de funcionalização em estágio avançado, em que produtos naturais foram funcionalizados para obter derivados com melhor atividade biológica. Também foram reportadas derivatizações de candidatos de fármacos, diodos orgânicos emissores de luz (da sigla, OLEDs), estruturas metalorgânicas (da sigla, MOFs) e polímeros, mostrando o alcance que essa estratégia pode ter.…”

“…Também foram reportadas derivatizações de candidatos de fármacos, diodos orgânicos emissores de luz (da sigla, OLEDs), estruturas metalorgânicas (da sigla, MOFs) e polímeros, mostrando o alcance que essa estratégia pode ter. 3,7,8,18 No geral, existem duas estratégias na lógica de funcionalização C-H para favorecer a formação de um produto de forma seletiva: a "dirigida" e a "inata". 19 A funcionalização C-H dirigida utiliza um segundo grupo funcional na molécula, o qual é chamado de grupo diretor ou grupo dirigente, para coordenar a um complexo metálico, e direcionar reatividade a uma ligação C-H mais próxima.…”

DABCO-promoted photocatalytic C–H functionalization of aldehydes

“…The functionalization of inert C-H bonds is a goal pursued by chemists from decades, due to its ubiquity in organic molecules. This strategy also dismisses tiresome protecting groups and functional group interchanging steps, often required in traditional synthetic methodologies [1,2]. The development of photocatalysis enabled inexpensive access to C-H activation methodologies under mild conditions, with hydrogen atom transfer (HAT) reactions standing out as a main strategy [1,3,4].…”