BLOQUE TEMÁTICO 7 Aminas Problemas

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Paula Gutiérrez Padilla
hace 6 años
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1 1 BLOQUE TEMÁTICO 7 Problemas Problema 7.1. La colina, un constituyente de los fosfolípidos, de fórmula molecular C 5 15O 2, se disuelve rápidamente en agua para formar una disolución fuertemente básica. La colina se puede preparar mediante la reacción entre el óxido de etileno y la trimetilamina en agua. Con estos datos deduzca la estructura de la colina. La reacción contiene una mezcla de tres compuestos, dos de ellos son nucleofílicos (la trimetilamina y el agua) y un tercero es electrofílico (el óxido de etileno). La más reactiva de las dos especies nucleofílicas es la trimetilamina (las aminas son más nucleofílicas que el agua y los alcoholes) y es la que ataca al anillo oxiránico generando una betaína (sal interna), que por protonación forma la colina (véase el esquema): Problema 7.2. Dada la siguiente secuencia sintética deduzca cuáles deben ser las estructuras de los compuestos A, B y C. Compuesto A. Este compuesto es la ftalimida potásica que se forma mediante captura del protón de la ftalimida por la base KO, como se indica en el esquema: Compuesto B. Este compuesto se forma mediante ataque nucleofílico S2 regioselectivo de la ftalimida potásica sobre el óxido de propileno. El producto de la reacción es un alcóxido de potasio que se protona para dar lugar al compuesto B, tal y como se indica en el siguiente esquema:

2 2 Compuesto C. Este compuesto es el aminoalcohol que resulta de la saponificación de B: Problema 7.3. Cuando la metilamina reacciona con un exceso de óxido de etileno se obtiene un compuesto A que por reacción con una disolución acuosa de Cl se convierte en un compuesto cíclico B. La neutralización de la disolución ácida con ao da el compuesto C. Deduzca cuáles deben ser las estructuras de A y de B y proponga un mecanismo que explique su formación. Formación de A. Este compuesto se forma mediante reacción de la metilamina con el óxido de etileno. El producto de esta reacción, el 2-(metilamino)etan-1-ol, ataca a un segundo equivalente de óxido de etileno para formar el compuesto A, tal y como se indica en el siguiente esquema:

3 3 Formación de B. Este compuesto se forma desplazamiento intramolecular Si de 2O en el compuesto A protonado, tal y como se indica a continuación: Formación de C. Este compuesto se forma por neutralización de los protones ácidos del compuesto B: Problema 7.4. Qué compuesto (o compuestos) se formarán en la siguiente reacción? Los productos de la reacción serán los resultantes de la apertura S2 del anillo oxiránico por ataque nucleofílico de la metilamina. El ataque se produce con igual probabilidad a ambos carbonos oxiránicos por lo que el resultado final es la formación de una mezcla racémica de aminoalcoholes cuyas estructuras se indican en el siguiente esquema:

4 4 Problema 7.5. Deduzca la estructura de los compuestos A, B y C en la siguiente secuencia de reacciones: Ph (C 3 ) 2 3 C Ph C 3 I A Ag 2 O 2 O B calor C (C ) Formación de A. Este compuesto es el yoduro de trimetilalquilamonio resultante de la reacción S2 entre la parte de amina y el yoduro de metilo: Formación de B. Este compuesto se forma al intercambiar el anión yoduro por el anión hidróxido cuando A se trata con Ag2O en medio acuoso: Formación de C. Este compuesto se forma mediante eliminación tipo E2 sobre el hidróxido de trimetilalquilamonio: Problema 7.6. El feniramidol es un relajante muscular que se obtiene del modo que se indica a continuación: Ph O + 2 feniramidol (C O) Con estos datos deduzca la estructura del feniramidol. El feniramidol se formará mediante ataque S2 de la 2-aminopiridina sobre el anillo oxiránico. La 2-aminopiridina contiene dos átomos de nitrógeno potencialmente nucleofílicos pero el más reactivo de ellos es el que coloca el par electrónico libre en el orbital sp 3. El ataque regioselectivo sobre el anillo oxiránico formará el feniramidol, tal y como se indica en el siguiente esquema:

5 5 Problema 7.7. Una amina A (C 6 15), ópticamente activa, se transforma en 4-metilpent-1- eno cuando se somete a la siguiente secuencia de reacciones. Cuál debe ser la estructura de A si la configuración del estereocentro es S? El alqueno se obtiene a partir de A mediante una secuencia de eliminación tipo ofmann y, por tanto, el compuesto que genera el alqueno debe ser un hidróxido de trimetilalquilamonio. Dos son los posibles hidróxidos de amonio que darían lugar al 4-metilpent-1-eno que, a su vez, procederían de los correspondientes yoduros de trimetilalquilamonio y estos de las correspondientes aminas, tal y como se dibuja en el siguiente esquema. El enunciado del problema indica que la amina A es ópticamente activa por lo que hay que descartar a la 4-metilpentan-1-amina, ya que esta no es ópticamente activa. La amina A debe ser la 4-metilpentan-2-amina. Como el enunciado del problema indica que la amina es de configuración S la estructura de A será la que se indica en el esquema de más abajo. En este esquema se dan las estructuras del yoduro de trimetilalquilamonio y la del hidróxido de trimetilalquilamonio. ótese que en la reacción de eliminación sobre el este último compuesto se pueden formar dos alquenos pero se genera el 4-metilpent-1-eno porque es el alqueno menos sustituido, que es el que se forma muy mayoritariamente en las reacciones de eliminación de ofmann.

6 6 Problema 7.8. Deduzca la estructura del compuesto A que se formará en la siguiente secuencia sintética: C 3 C 3 1. C 3 I 2. Ag 2 O, 2 O 3. calor El compuesto A resulta de una secuencia de eliminación de ofmann. La metilación de la tetrahidroisoquinolina de partida genera un yoduro de dimetilalquilamonio cíclico que se convierte en el correspondiente hidróxido de dimetilalquilamonio por reacción con Ag2O húmedo. El calentamiento del hidróxido provoca la eliminación y la formación mayoritaria del compuesto A (véase el esquema de más abajo), al ser este alqueno el menos sustituido de los dos que se pueden formar en la reacción de eliminación. A C 3 C3 I C 3 I C 3 C 3 C 3 Ag 2 O 2 O O C 3 C 3 C 3 calor A C 3 C 3 C 2 Problema 7.9. Proponga un mecanismo que explique la siguiente reacción: Br 3 C C 3 3 C C 3 + ao 2 O O + abr El aminoalcohol se forma mediante una reacción Si seguida de una S2, tal y como se indica en el esquema: Mecanismo 1) Reacción S i 3 C 3 C Br 3 C C 3 + Br 2) Reacción S 2 3 C C 3 3 C C 3 a O O + a Problema Cuando el aminoalcohol A que se indica a continuación se somete a la secuencia de reacciones típicas de un proceso de eliminación de ofmann no se obtiene un alqueno, sino un epóxido B (C 9 10O). Deduzca la estructura del epóxido B.

7 7 La reacción del aminoalcohol con yoduro de metilo provoca la metilación S2 del grupo amino con la consiguiente formación de un yoduro de trimetilalquilamonio. La reacción con Ag2O húmedo forma el correspondiente hidróxido de trimetilalquilamonio. El anión hidróxido ioniza al grupo hidroxilo el cual forma el epóxido B por desplazamiento intramolecular de la trimetilamina, tal y como se indica en el siguiente esquema: Cuando la amina indicada a continuación se trata con una disolución acuosa de nitrito sódico y Cl se genera un compuesto A, que experimenta una reacción de transposición para dar, entre otros productos, ciclohexanol. a) Cuál debe ser la estructura del compuesto A? b) Cómo se convierte el compuesto A en ciclohexanol? El ácido nitroso no es estable y se genera in situ por reacción del nitrito sódico con ácidos, por ejemplo con Cl. El ácido nitroso se protona en la disolución ácida y se deshidrata para dar lugar a los cationes nitrosonio, tal y como se indica en el siguiente esquema: Mecanismo de formación del catión nitrosonio 1) a O O + Cl a + Cl + O O Ácido nitroso 2) O O + Cl O O Cl 2 O + Cl + O Catión nitrosonio El compuesto A debe ser la sal de alquildiazonio que se genera cuando la amina reacciona con el catión nitrosonio mediante el mecanismo que se indica a continuación:

8 8 La reacción ajustada de todos los procesos anteriores es la siguiente: Los cationes alquildiazonio no son estables y se descomponen mediante la fácil eliminación de nitrógeno molecular. En el caso del compuesto A esta eliminación genera un carbocatión primario muy inestable que experimenta rápidamente una transposición que lo convierte en carbocatión ciclohexilo, más estable. El ataque nucleofílico del agua al carbocatión ciclohexilo, seguida de desprotonación, forma el ciclohexanol. 1) Eliminación de 2 Mecanismo de formación del ciclohexanol Cl C 2 A 2) Transposición del carbocatión Cl C 2 carbocatión ciclohexilo 3) Ataque nucleofílico del 2 O O O 4) Desprotonación O O +

9 La venlafaxina es un potente inhibidor de la recaptación de serotonina y de norepinefrina, por lo que logra controlar los síntomas depresivos en lapsos de tiempo más cortos que los que se necesitan en el tratamiento con fluoxetina. El último paso de una síntesis de velafaxina se indica a continuación: Proponga un mecanismo para la formación de la venlafaxina. El átomo de nitrógeno de la oxacina de partida se condensa con el formaldehído protonada y forma una sal de iminio. Este compuesto es un potente electrófilo y es reducido por el anión formiato que actúa como dador de hidruro. El producto de la reducción, que ya contiene un grupo metilo enlazado al nitrógeno, se protona en el átomo de oxígeno, lo que provoca la apertura del anillo de oxacina y la generación de un nuevo catión iminio, el cual resulta reducido por adición de hidruro desde el anión formiato, como se indica en el siguiente esquema:

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