4.11 : Proquiralidade

O conceito de proquiralidade leva à nomenclatura das faces individuais de uma molécula e desempenha um papel crucial na reação enantiosseletiva. Trata-se de um conceito onde duas ou mais moléculas aquirais reagem para produzir produtos quirais. Um processo típico é a reação de uma cetona aquiral para gerar um álcool quiral. Aqui, o reagente aquiral reage com um agente redutor aquiral, como o borohidreto de sódio, para gerar uma mistura equimolar dos enantiômeros quirais do produto. Por exemplo, uma 2-butanona aquiral produz os enantiômeros quirais de (R)-2-butanol e (S)-2-butanol. Nesse caso, o reagente aquiral que pode ser convertido em um produto quiral alterando apenas um grupo substituinte é conhecido como pró-quiral.

Mecanicamente falando, a configuração quiral do produto depende da orientação do grupo hidreto de entrada que se adiciona ao carbono hibridizado com sp². Como cada face da molécula é única, elas podem receber nomes exclusivos. Isso segue o sistema Cahn-Ingold-Prelog, onde prioridades são atribuídas aos substituintes no centro trigonal do carbono com base em seus números atômicos no primeiro ponto de diferença. A face da molécula é então rotulada dependendo se a sequência de grupos é no sentido horário ou anti-horário. Uma sequência no sentido horário na face é rotulada como “re”, enquanto a face no sentido anti-horário é rotulada como “si”. Aqui, o agente quiral desempenha um papel fundamental. Na ausência de reagentes quirais, o grupo entrante pode se ligar à molécula de qualquer face, resultando em uma mistura racêmica do produto. Por outro lado, catalisadores ou enzimas quirais podem ditar a formação de um dos enantiômeros em detrimento do outro. Essas reações são, portanto, chamadas de reações enantiosseletivas.

A classificação adicional dos substituintes no carbono pró-quiral como homotópicos, diastereotópicos e enantiotópicos é significativa e investigada. Por exemplo, os diferentes substituintes de hidrogênio em (+)-2,6-dimetilciclohexano são classificados individualmente. Conforme representado na Figura 1 (a), os dois hidrogênios em azul são homotópicos, os dois hidrogênios coloridos em verde na Figura 1 (b) são enantiotópicos e os hidrogênios vermelhos na Figura 1 (c) são diastereotópicos.

Figura 1: A classificação dos substituintes no carbono pró-quiral do (+) -2,6-dimetilciclohexano - (a) Homotópico, (b) Enantiotópico e (c) Diastereotópico