Unidad 3 (Parte 3) Objetivos

Transcripción

1 Unidad 3 (Parte 3) bjetivos 1. omprender los mecanismos de las reacciones de condensación carbonílica 2. Analizar la estructura de productos de condensación carbonílica y determinar los compuestos que les pueden dar origen. 3. Predecir productos de reacciones que involucren a los hidrógenos unidos al carbono alfa en compuestos carbonilo y derivados de ácido.

2 Verán que las reacciones de condensación carbonílica se efectúan frecuentemente en las rutas metabólicas. De hecho, casi todas las clases de biomoléculas carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y varias otras se biosintetizan a través de rutas en las que intervienen las reacciones de condensación carbonílica. Al igual que con la reacción de sustitución en explicada en las anteriores presentaciones, la gran importancia de las condensaciones carbonílicas es que son uno de los pocos métodos generales para la formación de enlaces carbonocarbono, por lo que hacen posible la construcción de moléculas grandes a partir de precursores pequeños. En esta presentación veremos cómo y por qué ocurren estas reacciones.

3 Mecanismo: ondensación Aldólica : 3 δ -δ 3 Acetona (2 moles) idroxi-4-metil-2-pentanona (Diacetona-alcohol) El - queda en el carbono beta respecto al carbonilo Lic. Walter de la Roca 3

4 3-3 : Aldol Acetaldehído (2 moles) (3-hidroxibutanal) 3 - : 3 Propionaldehido (2 moles) 3-idroxi-2-metilpentanal Lic. Walter de la Roca 4

5 : : ondensaciones cruzadas : : Na (35%) Quién es el que forma el carbanión? Por qué? : : Para una condensación cruzada debe haber un carbonilo con hidrógenos alfa y el otro no : : : : Na (35%) : : : : 60 : : 2 Por qué se deshidrata tan fácilmente? Lic. Walter de la Roca 5

6 Deshidratación de productos aldólicos: Síntesis de enonas Los -hidroxi aldehídos o cetonas formados en las reacciones aldólicas pueden deshidratarse fácilmente para generar productos α.β-insaturados, o enonas conjugadas. De hecho, esta pérdida de agua es la que da su nombre a la reacción de condensación, debido a que el agua se condensa hacia afuera de la reacción cuando se forma el producto enona. Lic. Walter de la Roca 6

7 La mayor parte de los alcoholes son resistentes a la deshidratación por una base, debido a que el ion hidróxido es un grupo saliente pobre, pero los productos aldólicos se deshidratan fácilmente debido al grupo carbonilo. Bajo condiciones básicas, se elimina un hidrógeno α ácido, lo que produce un ion enolato que expulsa al grupo saliente en una reacción. Bajo condicie1ones ácidas, se forma un enol, se protona el grupo y se expulsa el agua en una reacción E1 o E2.

8 Estas condiciones de reacción necesarias para la deshidratación aldólica con frecuencia sólo son un poco más vigorosas (por ejemplo, temperatura ligeramente más alta) que las condiciones necesarias para la formación del aldol. omo resultado, las enonas conjugadas se obtienen por lo general directamente a partir de reacciones aldólicas sin aislar los compuestos -hidroxi carbonílicos intermediarios.

9 Por ejemplo, la ciclohexanona da ciclohexilideno ciclohexanona con un rendimiento de 92% aun cuando el equilibrio inicial es desfavorable. b-hidroxicetocompuesto : : : - - : : : : : : - : :

10 : : : : Na (35%) : : : : : : : : : : : : Na (25%) Lic. Walter de la Roca 10

11 : : : : : : No hay condensación Lic. Walter de la Roca 11

12 ondensaciones intramoleculares: 3 K K 2-3 K 2 - Lic. Walter de la Roca 12

13 Análisis de posibles reacciones en las ciclaciones:

14 Reacciones con el hidrógeno alfa (α) ondensación de laisen: Mecanismo: R A 2 : : R 1 er mol de Acetato 3 : : E - R 2 do mol de Acetato : - R B : : 2 - Nu R R R : : 2 R R - arbanión en carbono : : : : Lic. Walter de la Roca 14 b R R

15 - : : b 3 2 : : R R 3 : : b 2 R : - R Ejemplo: 3 : : moles de acetato de etilo : : 2 5 Acetato de R (Éster acetoacético) Na b ceto-éster 3 : : : : Acetoacetato de etilo Lic. Walter de la Roca 15

16 ondensación de laisen ruzada: 2 5 Benzoato de etilo Na Acetato de etilo Benzoilacetato de etilo xalato de etilo Acetato de etilo Formiato de etilo arbonato de etilo Acetato de etilo 2 5 Na xalacetato de etilo Lic. Walter de la Roca Formilacetato de etilo Fenilacetato de etilo 5 Fenilmalonato de etilo Éster fenilmalónico

17 onclusiones de la laisen cruzada: Se utilizan dos compuestos orgánicos diferentes. Debe haber un compuesto con hidrógenos alfa y el otro no. El compuesto con hidrógenos alfa genera el nucleófilo Siempre utilizamos ésteres de etilo ondensaciones intramoleculares de laisen: La ciclación de Dieckmann Las condensaciones intramoleculares de laisen pueden realizarse con diésteres, tal como las condensaciones aldólicas intramoleculares pueden realizarse con dicetonas. Llamada ciclación de Dieckmann, la reacción funciona mejor en 1,6-diésteres y en 1,7-diésteres. La ciclación intramolecular de laisen de un 1,6-diéster da un β-ceto éster cíclico de cinco miembros, y la ciclación de un 1,7-diéster da un β-ceto éster cíclico de seis miembros. Lic. Walter de la Roca 17

18 Ver el mecanismo detallado en página 893 McMurry 7ma Edición El β-ceto éster cíclico producido en una ciclación de Dieckmann puede alquilarse posteriormente y descarboxilarse por una serie de reacciones análogas a las utilizadas en la síntesis del éster acetoacético. Lic. Walter de la Roca 18

19 Por ejemplo, la alquilación y la descarboxilación subsecuente del 2-oxociclohexanocarboxilato de etilo produce una 2-alquilciclohexanona. La secuencia general de (1) la ciclación de Dieckmann, (2) la alquilación del β-ceto éster y (3) la descarboxilación es un método muy útil para la preparación de ciclohexanonas y ciclopentanonas 2-susituidas.

20 Reacción Michael En los carbonilos vimos que ciertos nucleófilos, como las aminas, reaccionan con aldehídos y cetonas α,βinsaturados para dar el producto de adición conjugada, en vez del producto de adición directa. Exactamente el mismo tipo de adición conjugada puede ocurrir cuando un ion enolato nucleofílico reacciona con un compuesto carbonílico α,β-insaturado, un proceso conocido como la reacción de Michael. Lic. Walter de la Roca 20

21 Por ejemplo, el acetoacetato de etilo reacciona con la 3- buten-2-ona en presencia de etóxido de sodio para generar el producto de adición conjugada. Las reacciones de Michael tienen lugar por la adición de un ion enolato nucleofílico donador al carbono β de un receptor carbonílico α,β-insaturado, de acuerdo con el mecanismo que se muestra

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24 ómo podría obtener el siguiente compuesto utilizando una reacción de Michael? A partir de este sustrato Respuesta:

25 Anelación (Anillación) de Robinson Las reacciones de condensación carbonílicas se encuentran entre los métodos más versátiles disponibles para la síntesis de moléculas complejas. Si colocamos algunas reacciones fundamentales en la secuencia apropiada, pueden realizarse algunas transformaciones muy útiles. Un ejemplo de esto es la reacción de anillación de Robinson para la síntesis de moléculas policíclicas. La palabra anillación proviene del latín annulus, que significa anillo, así que una reacción de anillación construye un anillo nuevo en una molécula. La reacción de anillación de Robinson es un proceso de dos pasos que combina una reacción de Michael con una reacción aldólica intramolecular. Lic. Walter de la Roca 25

26 Se efectúa entre un donador nucleofílico, como un -ceto éster, una enamina o una β-dicetona, y una cetona α,βinsaturada receptora, como la 3-buten-2-ona. El producto es una 2-ciclohexenona sustituida. En este ejemplo, la β-dicetona 2-metil-1,3-ciclopentano diona se utiliza para generar el ion enolato requerido para la reacción de Michael y se utiliza como receptor una cetona α,β-insaturada aril sustituida. La reacción de Michael catalizada por una base entre dos compuestos produce una tricetona como intermediaria, la cual se cicla mediante una condensación aldólica intramolecular para dar un producto de anilllación de Robinson. Se requieren varias transformaciones posteriores para completar la síntesis de la estrona.

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28 Respuesta:

29 Qué aprendimos en la presentación? 1. Producto que se obtiene de la condensación de laisen. 2. Requisitos tiene la condensación de laisen cruzada. 3. ondensación aldólica normal, cruzada e intramolecular. 4. Deshidratación de Aldoles. 5. ondensaciones intramoleculares de laisen: La ciclación de Dieckmann 6. Reacción de Michael 7. Anelación (Anillación ) de Robinson Bibliografía: apitulo No. 23 McMurry, séptima Edición, paginas de 877 al 900. Lic. Walter de la Roca 29