Unidad 4 (Parte III) Objetivos

Transcripción

1 Unidad 4 (Parte III) Objetivos 1. Caracterizar aminas por medio de reacciones químicas 2. Predecir productos de reacción entre aminas y diversos reactivos. 3. Clasificar a compuestos heterocíclicos de acuerdo a su estructura. 4. Predecir la reactividad química de compuestos heterocíclicos en función de su estructura. 5. Preparación de compuestos heterocíclicos Walter de la Roca 1

2 Rearreglos de Hofmann Los derivados de ácidos carboxílicos pueden convertirse en aminas primarias con la pérdida de un átomo de carbono por el rearreglo de Hofmann A pesar de la complejidad mecanística, el rearreglo de Hofmann con frecuencia da rendimientos altos de arilaminas y de alquilaminas; por ejemplo, el fármaco supresor del apetito, fentermina, se prepara comercialmente por el rearreglo de Hofmann de una amida primaria. Walter de la Roca 2

3 Se sospecha que el comúnmente conocido Fen-Phen, la combinación de la fentermina con otro supresor del apetito, fenfluramina, ocasiona daño al corazón. (Ver mecanismo detallado del rearreglo de Hoffman en pagina 934. Libro de McMurry 7ma edición). Prueba (Test) de Hinsberg: (para distinguir tipos de aminas) La mejor manera de saber si se trata de una amina primaria, secundaria o terciaria, es utilizando el ensayo de Hinsberg: se agita la amina con cloruro de bencenosulfonilo en presencia de hidróxido de potasio acuoso. Walter de la Roca 3

4 Las aminas primarias y secundarias forman sulfonamidas sustituidas, mientras que las terciarias no, siempre que el ensayo se haga correctamente La sulfonamida monosustituida de la amina primaria tiene un hidrógeno ácido unido al nitrógeno. La reacción con hidróxido de potasio convierte esta amida en una sal soluble, que, si la amina tiene menos de ocho carbonos, es soluble al menos parcialmente. La acidificación de esta solución regenera la amida insoluble. Walter de la Roca 4

5 La sulfonamída disustituida de la amina secundaria no tiene un hidrógeno ácido, por lo que permanece insoluble en la mezcla de reacción alcalina. Una amina terciaria da un producto insoluble (la propia amina no reaccionada) que se disuelve al acidificar la mezcla. Walter de la Roca 5

6 Como todo experimento, el ensayo de Hinsberg debe hacerse con cuidado y debe interpretarse inteligentemente. Entre otras cosas, puede haber reacciones colaterales engañosas si las proporciones de los reactivos no son adecuadas, si la temperatura es muy alta o si el tiempo de reacción es excesivo. Es evidente que las aminas terciarias reaccionan: después de todo, son tan nucleofílicas como otras aminas. Sin embargo, el producto inicial (I) no tiene protón acido que perder, por lo que de ordinario se hidroliza para regenerar la amina. Walter de la Roca 6

7 Compuestos Heterocíclicos Un heterociclo es un compuesto cíclico que contiene átomos de dos o más elementos en su anillo, por lo regular carbono junto con nitrógeno, oxígeno o azufre. Las aminas heterocíclicas son particularmente comunes, y tienen muchas propiedades biológicas importantes. Son ejemplos el fosfato de piridoxal, una coenzima; el sildenafil (Viagra), un producto farmacéutico bien conocido y el hemo, el transportador del oxígeno en la sangre. Walter de la Roca 7

8 La literatura sobre la química heterocíclica es enorme y más de la cuarta parte de los trabajos de investigación que se publican están relacionados con este campo. Entre algunos heterocíclicos ya mencionados con anterioridad tenemos los anhídridos cíclicos, imidas cíclicas, lactonas, lactamas, acetales cíclicos. Walter de la Roca 8

9 Heterocíclicos alifáticos: Clasificación de Heterociclos: Heterocíclicos aromáticos: Walter de la Roca 9

10 Heterocíclicos Saturados Heterocíclicos Insaturados Walter de la Roca 10

11 a. Los heteroátomos nitrógeno, oxígeno y azufre: Nitrogenados: Oxigenados: Azufrados: Walter de la Roca 11

12 b. Heterociclos de tres y cuatro miembros con un 1 heteroatomos. Son bastante inestables debido a las tensiones angulares pero hay algunos como serían los que se mencionan a continuación: Los ciclos de tres son los más comunes y entre ellos el Oxirano es el más común. Los ciclos de cuatro son más raros Walter de la Roca 12

13 c. Heterociclos de cinco miembros con 1 y 2 heteroatomos. El pirrol, el furano y el tiofeno son los heterocíclicos insaturados de cinco miembros más comunes cada uno tiene dos dobles enlaces y un heteroatomo (N, O ó S) Walter de la Roca 13

14 d. Heterociclos de seis miembros con 1 y 2 heteroatomos. Sólo se estudiará uno de los heterocíclicos aromáticos de seis átomos: Piridina. e. Heterociclos de anillos fusionados. Nomenclatura esta en los documentos que se les proporciono. Walter de la Roca 14

15 Fuente del pirrol, furano y tiofeno: (Ciclos de cinco átomos) Se encuentra pirrol en cantidades pequeña en el alquitrán de hulla, al igual que tiofeno. Al destilar alquitrán fraccionadamente, se recoge tiofeno (p.eb. 84 C) junto con benceno (p.eb. 80 C), de modo que el benceno ordinario contiene alrededor de un 0.5% de tiofeno, por lo que debe ser tratado de forma especial si se desea benceno libre de tiofeno. Se puede sintetizar tiofeno a escala industrial por reacción de n-buteno con azufre a temperatura elevada. Hay varias maneras e sintetizar pirrol, como por ejemplo Walter de la Roca 15

16 El anillo pirrólico es la unidad fundamental del sistema de la porfirina que se encuentra que se encuentra, por ejemplo, en la clorofila y hemoglobina La forma más fácil de preparar Furano es por descarboxilación (eliminación de monóxido de carbono) de furfural (furfuraldehido) que, a su vez, se obtiene por tratamiento de cáscaras de avena, arroz ó mazorcas de maíz, con ácido clorhídrico hirviendo. En esta reacción se hidrolizan pentosanos (polipentósidos) a pentosas, que se deshidratan y ciclan para formar furfural. Walter de la Roca 16

17 Ciertos pirroles, furanos y tiofenos sustituidos pueden prepararse por sustitución de los heterocíclicos matrices, como veremos en la siguiente presentación; sin embargo, la mayoría se obtiene con compuestos de cadena abierta por cierre anular, como se muestra a continuación: Walter de la Roca 17

18 Fuente de compuestos piridínicos Ciclos de seis átomos Se encuentran en la alquitrán de hulla, junto con varias metilpiridinas, de las cuales las más importantes son los compuestos monometilados conocidos como picolinas. La oxidación de picolinas genera ácidos piridinacarboxílicos El 3-isómero (ácido nicotínico ó niacina) es una vitamina. El 4-isómero (ácido isonicotínico) se ha utilizado en el tratamiento de tuberculosis en forma de su hidracida. Walter de la Roca 18

19 La creciente demanda de ciertos derivados de la piridina conduce al desarrollo de síntesis que comprenden cierres de anillos Walter de la Roca 19

20 Qué aprendimos en la presentación? 1. Rearreglo de Hoffman para obtener aminas primarias a partir de amidas con perdida de CO Test de Hinsberg para identificar aminas. 3. Heterocíclicos generalidades 4. Nomenclatura de reemplazo 5. Fuentes de heterociclos de cinco y seis átomos. Bibliografía: 1. McMurry, John (2008) Química Orgánica, 7 ma Edición Cengage Learning Editores, S.A. Capitulo 24. Páginas 945 a Morrison, R. y Body R (1990) Química Orgánica, 5ta Edición. Addison-Wesley Iberoamerica, S.A. Capitulo 35. Páginas 1184 a Walter de la Roca 20