Heterocíclosaromáticos de 5 miembros. Aromaticidad

Transcripción

1 UNIDAD 2 QUÍMICA 29

2 eterocíclosaromáticos de 5 miembros Aromaticidad 30

3 Compuestos representativos 31

4 Resonancia en los heterociclos de 5 miembros 32

5 Momentos dipolares. Polarización molecular 33

6 La retrosíntesis La retrosíntesises una herramienta que nos permite elucidar teóricamente la ruta sintética hacia la consecución de las moléculas de interés. Es especialmente útil en síntesis de heterocíclos. Igualmente tanto a nivel laboratorio como en las rutas que ocurren en matrices alimentarias. 34

7 Pueden existir más de una ruta retrosintética. 35

8 36

9 Construcción de anillo por ciclación iónica ANILLS DE 5 MIEMBRS IDEALMENTE DESDE 1,4-DICARBNÍLICS 37

10 FURANS 38

11 Síntesis de Furanos El Furano se puede obtener de su derivado 2-aldehído(FURFURAL). El FURFURAL se obtiene con facilidad por hidrólisis de polisacáridos de cáscaras de avena u otras sustancias naturales que contienen fragmentos de pentosas, comomazorcasdemaízypaja La aromaticidad del furanoes en general más baja que para tiofeno y pirrol 39

12 Mecanismo de formación de furaldehídodesde una pentosa C C C C Cl C C 12% Cl C C 2 C C C C C C C C C 2 C 2 C 2 C 2 D-xilosa Cl C C 2 C C C C Cl C C C C C 2 C Cl C 2 C 2 2 C C C C C Cl C C 40

13 Síntesis de Paal-Knorrde Furanos Calentamiento de un 1,4-dicarbonílico enolizable en medio ácido. Ejemplo 41

14 Mecanismo de Paal-Knorra Furanos Esta reacción es más favorable en presencia de ácido sulfúrico o fosfórico que Cl 42

15 Síntesis de Furanospor la reacción de FEIST-BENARY Reacción entre una α-haloacetonao aldehído con un β cetoéster o β-dicetona en condiciones básicas 43

16 Mecanismo de Feist-Benary Ejemplo Primero condensación aldólica seguido de ataque nucleófilo intramolecular de tipo C-alquilación 44

17 Mecanismo competitivo en Feist-Benary En algunos casos como tenemos competencia con la reacción de C-alquilación seguida de una reacción tipo Paal-Knorr(1). En algunos casos podemos controlar eso en condiciones más básicas (2). (REPASAR Q-II Condensación aldólicavs C-alquilación en α halocarbonilo) Condiciones más suaves ataqueac acarbonilo CEt Reacción tipo Paal-Knorr Cl EtNa/Et CEt -Cl Me Me (C) 2-2 Me CEt (1) Me Me Me Me Na, 2 Me CEt Me -Cl - 2 CEt Me (2) Condiciones más f uertes Condensación aldólica Tí picamente Feist-Benary Cl 45

18 Pirroles 46

19 Síntesis comercial de Pirroles Mediante destilación fraccionada de alquitrán de hulla y aceite de hueso, o haciendo pasar furano, amoniaco y vapor sobre catalizador de alúmina a 400 C. En un segundo proceso se puede añadir amina primaria y se obtiene Pirrol N-sustituido 47

20 Síntesis de Paal-Knorrde Pirroles Calentamiento de 1,4-dicarbonílico en presencia de amoniaco o amina primaria 48

21 Mecanismo de la Síntesis de Paal-Knorr a Pirroles 49

22 Síntesis de Knorrde Pirroles 1) Ataque nucleófilode la amina de un α-aminocarbonílicoa un 1,3-dicarbonílico. 2) Adición nucleófila intramolecular. 3) Deshidratación. 50

23 Síntesis de antzsch 1,3-dicarbonilo (cetoéster) + amoniaco + α-halocarbonilo Primero ataque nucleófilo del amoniaco a 1,3-dicarbonilo (cetoéster) Seguido de N-alquilación a α-halógeno carbonilo Por último ataque nucleófilointermolecular al carbonilo catalizado por base 51

24 Mecanismo secundario en antzsch R 3 N 2 X X R 3 R 1 R 3 N N R 1 R 2 enamina R 1 R 2 X R 2 -/+ Esta ruta es menos factible porque la amina es más propensa a N-alquilación que ataque a C carbonilo R 1 2 R 3 N R 2 52

25 TIFENs 53

26 Tiofeno La síntesis comercial de tiofenos se realiza con azufre mayormente pentasulfidode fosforo o el trisulfuro de fósforo. El tiofeno es líquido, p.eb. 84 C, que se encuentra en el alquitrán de hulla. Su presencia como contaminante en el benceno derivado de alquitrán se detectó en 1882 y se donominótiofeno para resaltar su aparente similitud con el benceno 54

27 Síntesis de Paal-Knorr R 1 R S -2 2 R 1 R S 2 1,4-dicarbonilo reacciona con fuente de azufre seguido de ataque nucleófilo interno 1,4-dicarbonilo Ejemplo P 2 S 5 CC 3 C 6 5 CC 3 95 C C 6 5 S catalizada en medio ácido (C 2 ) 2 C 2 C 3 (C 2 ) 2 C 2 C 3 C 6 5 S C 6 5 S 55

28 Síntesis de insbergde Tiofenos Compuestos 1,2-dicarbonílicos condensan (Medio básico) con tiodiacetaleso tiobismetilencetonas para dar tiofenos disustituidos: (2,5-diácidos o dicetonas) 56

29 Mecanismo de insberg 57

30 UNIDAD 2 QUÍMICA Reactividad de anillos de 5 miembros con un heteroátomo 58

31 Reacción de Diels-Alder. Dieno rico en electrones reacción favorecida Polimerización y apertura de anillo 59

32 Diels Alder en tiofenos. Dieno activado R S C C R R 160 C S R C 2 Cl 2 S ExoyEndo 60

33 Reacciones en Pirroles. Adición de ácido- polipirroles J! Reacciona con bases. Naturaleza ácida del protón en N. pka=

34 Reacciona con reactivos de Grignard o litiados 62

35 La sustitución electrófila aromática (S E Ar) X E X E X E - X E X E X X - X E E E La adición en C-2 es la más probable! 63

36 DIAGRAMA DE ENERGIA DE UNA SEAr en ETERCÍCLS DE 5 MIEMBRS 64

37 Reactividad frente a S E Ar TIENE QUE VER CN LA ELECTRNEGATIVIDAD DE LS ETERÁTMS > N > S Esto puede afectar en las reacciones en donde intervienen tiofenos y en menor medida pirroles sustituidos 65

38 EJEMPLS (Pueden ser los mismos vistos en SEAr de bencenos) Acilación Nitración 66

39 Metalación Reacción de adición 1,4. Los furanos actuan como 1,3-dienos conjugados Me Me Br Br Br Br 67

40 Acilación a tiofeno Metalación y SNAr 68

41 R C N Cl S E Aren Pirroles R N C N N C R N R N 2 2 N R 69

42 Reacción con sales de diazonio para dar azo compuestos idroximetilación 70

43 S E Arcon heterociclos de 5 miembros con un heteroátomosustituidos 71

44 Cuando posición C2 y C4 están sustituidas la reacción transcurre por C3 o C4 R X mayoritario R SEAr En sustitución C2 y C5 asimétrica siempre hay una posición más favorecida para S E Ar minoritario 72

45 Cuando en posición C3 hay un electrodonador C2 X SEAr i)cn,cl ii) 2 C Gr Electrodonador C 3 C 3 S S S S N 3 N 2 N 2 N 2 etc... (C 3 C) 2 Br Br Br Br S N 2 Br 73

46 Cuando en C3 hay un electroatractor C5 Mayor número de estructuras resonantes y más estables 74

47 Con electroatractor en C3 75

48 Con electrodonador en C2 C5 76

49 J con electrodonador en C2 pueden haber mezclas en tiofenos En el tiofeno este efecto se observa por ser menos reactivo frente a la S E Ar. El S es menos electronegativo (menos efecto inductivo) luego tiene más peso el grupo electrodonador. 77

50 Con electroatractor en C2 C5 o C4 N 2 N 3 (C 3 C) 2 2 N El azufre y nitrógeno son menos electronegativos N 2 Menor efecto orientador 2 N N 3 S N 2 (C 3 C) 2 2 N N 2 N S 2 N S 2 (85%) (15%) N 3 N N 2 (C 3 C) 2 N 2 N N N 2 N 2 (80%) (20%) 78

51 Con electroatractor en C2 El es el mas electronegativo luego tiene mayor efecto orientador. C N 3 (C 3 C) 2 2 N C No hay mezclas 2 N N 3 S C (C 3 C) 2 2 N C 2 N S S (50%) (50%) C N 3 N C (C 3 C) 2 N 2 N C C N (67%) (33%) 79

52 Esquema general 80