Principios de la adición nucleofílica a compuestos carbonílicos: Catálisis ácida 1) Hidratación de aldehídos y cetonas

Transcripción

1 Principios de la adición nucleofílica a compuestos carbonílicos: atálisis ácida 1) idratación de aldehídos y cetonas

2 idratación de Aldehídos y cetonas

3 idratación de Aldehídos y cetonas 2

4 Efectos de los Sustituyentes en el equilibrio de la hidratación R R' + 2 R R' comparado con electrónicos: a los reactivos los grupos alquilo estabilizan estéricos: los grupos alquilo presentan impedimento en el producto

5 onstantes de Equilibrio y rapidez relativa de idratación = hidrato K % Rapidez relativa 2 = 2 () > = 3 () ( 3 ) 3 = ( 3 ) 3 () ( 3 ) 2 = ( 3 ) 2 ()

6 uando es que el equilibrio favorece al hidrato? uando el grupo carbonilo está desestabilizado los grupos alquilo estabilizan al = los grupos electroatractores desestabilizan al =

7 Efectos de los Sustituyentes en el equilibrio de la hidratación R R + 2 R R R = 3 : K = R = F 3 : K = 22,000

8 Mecanismo de la idratación (medio básico) no es el más común Paso 1: +

9 Mecanismo de la idratación (medio básico) Paso 2: +

10 Mecanismo de la idratación (medio ácido) Paso 1:

11 Mecanismo de la idratación (medio ácido) Paso 2: + + +

12 Mecanismo de la idratación (medio ácido) Paso 3: + + +

13 idrato de cloral Soluble en agua y alcohol

14 Principios de la adición nucleofílica a compuestos carbonílicos: atálisis ácida 2) Formación de cianohidrinas

15 Formación de las ianohidrinas + N N

16 Formación de las ianohidrinas N

17 Formación de las ianohidrinas N + N

18 Ejemplo l l NaN, agua Luego 2 S 4 l l N ianohidrina del 2,4-diclorobenzaldehído (100%)

19 Ejemplo 3 3 NaN, agua Luego 2 S N (77-78%) La cianohidrina de la acetona se usa en la síntesis de la metacroleína

20 Formación del compuesto de adición busulfítica

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22 Adición nucleofílica seguida de una eliminación Formación de Acetales Formación de Iminas ompuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas Las reacción de Wittig

23 Adición nucleofílica seguida de una eliminación Formación de Acetales Formación de Iminas ompuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas La reacción de Wittig

24 Formación de Acetales

25 idratación de Aldehídos y cetonas R R' R R'

26 Los Alcoholes presentan una reacción análoga con los aldehídos y las cetonas R R' R" R" R R' El producto de la reacción de adición se llama a hemiacetal.

27 Los emiacetales reaccionan posteriormente en medio ácido para dar un acetal R" R R R' El producto de la segunda adición se llama un acetal R, + R" R R' Este compuesto se llama un hemiacetal.

28 Ejemplo l (cat) ( 2 3 ) Dietil acetal del benzaldehído (66%)

29 on dioles se forman acetales cíclicos 3 ( 2 ) benceno Ácido p-toluensulfónico + 2 (81%) ( 2 ) 5 3

30 En general: Para la formación de acetales de cetonas, es usual que la posición del equilibrio no se vea favorecida. Excepción importante: Se pueden preparar acetales cíclicos a partir de cetonas.

31 Ejemplo benceno Ácido p-toluensulfónico (78%)

32 Mecanismo para la formación de acetales El primer paso es análogo a la hidratación y da lugar a la formación del hemiacetal consiste en la adición nucleofílica catalizada con ácido de un alcohol al grupo =

33 Mecanismo + R

34 Mecanismo + R

35 Mecanismo R +

36 Mecanismo R + R

37 Mecanismo R R +

38 Mecanismo de la formación de Acetales El segundo paso es la conversión del hemiacetal a un acetal involucra la química de los carbocationes

39 Paso del hemiacetales a acetales R + R

40 Paso del hemiacetales a acetales R + R

41 Paso del hemiacetales a acetales R +

42 Paso del hemiacetales a acetales R +

43 Paso del hemiacetales a acetales R + R + El carbocatión es estabilizado por medio de la deslocalización del par de electrones del átomo de oxígeno

44 Paso del hemiacetales a acetales R + R

45 Paso del hemiacetales a acetales R + R R

46 Paso del hemiacetales a acetales R R + R

47 idrólisis de Acetales R" R R" R' + 2 mecanismo: R + R' 2 R" Es el inverso de la formación de los acetales; el intermediario es el hemiacetal aplicación: Los aldehídos y las cetonas se pueden "proteger" como acetales.

48 Acetales como grupos protectores

49 Ejemplo La siguiente conversión no se puede llevar a cabo directamente NaN I

50 Debido a que el grupo carbonilo y el carbanión son grupos funcionales imcompatibles :

51 Estrategia 1) proteger al = 2) alquilar 3) restaurar al =

52 Ejemplo: Protección benceno Ácido p-toluensulfónico

53 Ejemplo: Alquilación NaN I 2 2 3

54 Ejemplo: Desprotección l (96%)

55

56 + p-ts tolueno toluene + 2 PhMgBr PhMgBr MgBr Ph Ph 2 Ph Ph etal-alcohol, pf ketal alcohol, mp o MgBr Ph Ph Ph Ph Ph Ph hydroxyketone, mp o alkenone, bp ~360 o idroxicetona, pf Alquenona, pe 360

57 Adición nucleofílica seguida de una eliminación Formación de Acetales Formación de Iminas ompuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas La reacción de Wittig

58 Reacción con aminas primarias: Formación de iminas

59 Formación de Iminas (Bases de Schiff s) 2 N R + N R una carbinolamina N (imina) + 2 R

60 Ejemplo + 3 N 2 =N N-Bencilidénmetilamina (70%)

61 Ejemplo + 3 N 2 N 3 =N N-Bencilidenmetilamina (70%)

62 Ejemplo + ( 3 ) 2 2 N 2 N 2 ( 3 ) N-iclohexilidenisobutilamina (79%)

63 Ejemplo + ( 3 ) 2 2 N 2 N 2 ( 3 ) 2 N 2 ( 3 ) N-iclohexilidenisobutilamina (79%)

64 + N N Kobs (min -1 ) p

65 Adición nucleofílica seguida de una eliminación Formación de Acetales Formación de Iminas ompuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas La reacción de Wittig

66 Reacción con derivados del amoniaco 2 N G + R 2 R 2 NG N R 2 N hidroxilamina oxima

67 Ejemplo 3 ( 2 ) N N 3 ( 2 ) (81-93%)

68 Reacción con derivados del amoniaco 2 N G + R 2 R 2 NG N R 2 N hidroxilamina oxima 2 N N 2 R 2 NN 2 hidrazina hidrazona etc.

69 Ejemplo + 2 NN 2 NN (73%)

70 Ejemplo NN fenilhidrazina NN una fenilhidrazona (87-91%)

71 Ejemplo 3 ( 2 ) NNN 2 semicarbazida NNN 2 3 ( 2 ) 9 3 semicarbazona (93%) + 2

72 ZBNMP = N methylpyrrolidine, zinc borohydride

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74 Reacción de aminación reductiva NaB 3 N Formación de la Base de Schiff Reducción de la imina

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76 Adición nucleofílica seguida de una eliminación Formación de Acetales Formación de Iminas ompuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas La reacción de Wittig

77 Reacción con aminas secundarias: Enaminas

78 Formación de Enaminas R 2 N + R 2 N R 2 N + 2 (enamina)

79 Ejemplo N N + benceno calor (80-90%)

80 FRMAIÓN DE IMINAS

81 R R' + N Z R N Z + R' Z en N Z REATIV PRDUT N AMNIA R N R' IMINA R N R AMINA PRIMARIA R N R R' IMINA BASE DE SIFF N2 N N2 IDRAZINA R N N 2 R' IDRAZNA

82 R R' + N Z R N Z + R' Z en N Z N Ph N N2 REATIV N FENILIDRAZINA N N Ph IDRXILAMINA N N N2 SEMIARBAZIDA N R N R R' N R N R' PRDUT N Ph R' FENILIDRAZNA XIMA N2 SEMIARBAZNA

83 3 3 + N + 3 N 3 Kobs (min -1 ) p

84 FRMAIÓN DE ENAMINAS

85 Formación Enaminas Después de la adición de R 2 N, el proton se pierde en el átomo de carbono adyacente + R 2 N R R N R R R R R R N + 2 N N + 3 +

86 Gilbert Stork (nacio el 31 de diciembre de 1921 en Bruselas, Bélgica). Químico orgánico belga que radica los Estados Unidos

87 enamina imina

88 Aminas secundarias más utilizadas piperidina pirrolidina morfolina

89 Sal de iminio

90 1er. Paso. Activación del grupo carbonilo 2o. Paso. Adición de la amina 2ª 3er. Paso. Equilibrios ácido base Formación de agua como grupo saliente 4o. Paso. Eliminación de agua y del protón del carbono β para formar la enamina (pasando por la sal de iminio)

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92 Paso 1 Paso 2 Paso 3 Trabajo final

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95 ADIIÓN DE MIAEL: ADIIÓN-1,