02 furanos pirroles y tiofenos -...
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1
Furanos, Pirroles y Tiofenos.
Z
Z = O (Furano), = NH, NR (Pirrol) = S (Tiofeno)
1
2
43
5
N SO H
Z Z ZZZ Algunos derivados de interés.
CH3
CH3CH3CH3CH3
N N
N NH H
H R1
R2CH3
CH3
H CH3
CH3O OH
CH2
O
H R3
O
O
Mg
R3 =
Clorofila a
FitilÁcido propiónico
(Combatir el mal olor y lesiones en la piel)
CHOCH3 CH2CH3
CH2CH3
R1 R2
Clorofila b
N
O CH3
CF3
BrNC
Cl
Clorofenapirina(Insecticida)
OH
O
5-Hidroximetilfurfural(Formado en algunos alimentos)
O
H
N
O
CH3
2-Acetil-1-pirrolina
(Aroma a tostado, borde del pan blanco, arroz, palomitas de
SCH3CH3
2,5-Dimetiltiofeno (Olor a carne cocida)
2
maíz, carne cocida)
NH
S
Cl
SNH2
O O
N
N N
NHAzosemida(Diurético)
OO2N
N N
NH
O
O
Dantroleno(Relajante muscular)
N
N
S
NN
CH3
Br
Cl
Brotizolam(Hipnótico, estimulante del apetito)
N HN
NH N
CH3CH3
HOOC COOH
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
OH
Hematoporfirina(Antidepresivo)
Síntesis de furanos, pirroles y tiofenos.
Z
R
R
R
RZ Z
R
R
R
R
R
H
OH
R
H
R
R
HO
R
R
HZO
R
R
R
R
OO
R
R
R
R
HZX
R
OHR
R
R X
O
+
R
R
OHZ
R
OHR
R
R ZH
O
O
R
R
+
Síntesis de Paal-Knorr [Z = O, NH, NR]Síntesis de Paal [Z = S]
Síntesis de Knorr [Z = NH, NR]Síntesis de Feist-Benary [Z=O]Síntesis de Hantzsch[Z = NH, NR]
R
R X
O O R
+
R
O R
R
3
RR
O O
S
R
RO2C
R
CO2R
+RO
SOR
O O
Síntesis de Hinsberg
Complete las siguientes ecuaciones químicas y escriba el mecanismo que explique la formación del producto:
a)
O O
OEt
+
O
NaOH
H2O
Cl
b)
+CH3ONa
OS
O
O
OH
H
c)NH
O
+ CBase
O
CH3
d)
O
O
H+
e)
O
NH2
+B- +M
CH3 C
O
H
+H+
f) H2S OO
H
4
CH3CH2NH2 +H+
g)
O
O
h)
EtO
O
O
+Cl
O1) NH2CH3
2) H+
i)H2S
C CH CH2
CH3
C
O
CH3CH3
O
O
HOOH
OHHO
H+
El producto da positiva la pruebade Tollens
j)
k) H
O
O
NH4Cl
EtOH
Cl
O O
l) +NH4Cl
Reactividad frente a electrófilos.
Z+ E+
ZZ
E
E + + H+
N+ E+
N
E
+ H+
GV
GV = Grupo Voluminoso
GV
5
Z
E+
Z
Z
Z
G
G
G
G
E+
E+
E+
G = Grupo donador de densidad electrónica
G = Grupo atractor de densidad electrónica
Z
Z
Z
Z
G
G
G
G E
E
E
E
Reactivad en Sustituciones Electrofílicas Aromáticas.
N
R
O S> > >
Prediga el producto mayoritario en las siguientes reacciones:
N
1) DMF / POCl3
2) H2Oa)
b)S
AlCl3
C Cl
O
6
O
c)
O
ONO2
NCH2O / HNEt2
H
d)AcOH
e)
S
N SO3+ -
O
f)Br2
DMF
N
Si
g)NBS
THF
N
H
C
CH3CH2COCl
AlCl3 / CH2Cl2
h)
O
S
O
KNO3
H2SO4
i)
j)
OCH3O
CH2O / (CH3)2NH
AcOH
7
k)
N
NBS
THF
Producto de monobromación
i)
N NO2
H
N SO3
Oj)
Cl2
CO2H AcOH
Ok)
HNO3, Ac2O
O
l)HNO3, Ac2O
CHO
S
Br2
AcOH
m)
COOH
S
HNO3
(Ac)2O
n)
OCH3
S
NBS
CCl4
o)
CH3
N
1) POCl3/DMFp)
2) H2O
8
Nq)
Si Cu(NO3)2
Ac2O THF
Bu4NF
Formación de aniones.
Z
Z = O, S, NR
n-BuLi
ZLi
N N
H
A
A = n-BuLi, NaH, CH3MgCl M
Complete las siguientes reacciones:
a)
N
H
1) NaNH2
2) ClCO2CH3
S 1) n-BuLi
b)2) CH3CH2CHO
3) H+
O
1) n-BuLic)
2) CH3(CH2)6Br
d)
N
H
1) CH3MgI
2) HCO2Et
9
Ejercicios: 1. Escriba la estructura del producto que se obtiene en las siguientes reacciones:
O
OOMe
Ac2O / CH2Cl2
H2SO4
O
Et
DMF
POCl3
SMeCOCl
SnCl4
OMeO2C
Br2
CH2Cl2
S
Cl
O
GaCl3
N
NO2
N
O
POCl31)
2) H2O
/
S
Br
Br2 / Dioxano
O
HCON(CH3)2
POCl3, H2O
10
SO2N
HNO3 / H2SO4
NH
1) K, tolueno
2) ClCH2CN
ON
O
SO3+H
O
CH2=O / Me2NH
H+
CNCH3O
NH
1) n-BuLi, HMPA
2) C
O
OEtEtO
S
1) HCON(CH3)2
2) PCl3 / H2O
S
NO2
(CH3)3C-Cl
GaCl3
O
1) Me2NCH=O / POCl3
2) NaHCO3S
N
H
AcOH+
CH O
11
SHNO3 / H2SO4
N
NO2
H
1) BF3 OEt2
2) Ac2O
.
O
1) HCON(CH3)2
2) POCl3 / H2O
N
NO2
CH3
1) POCl3 / N,N-Dimetilbenzamida
2) H2O
O
NH-CH3
(CH3)3CCl
O
OCH3
HNO3
O2N
OCH3 AcONO2
AcOH / -10 0 C
S
PhCOCl
AlCl3
12
S
O
HNO3
O
O O
AcOH
N CH3
CH3
NBS
THF
N
H
CH2=O / Me2NH
H+
S
2. Diseñe una ruta sintética para los siguientes compuestos:
S
CH3
Br
F
N
O
H
N
OH
OHC
MeO
HO
S
OCH3
O
13
N
N
O
H
H
O
NH
N
O
N
Cl 3. A partir de un pirrol, furano o tiofeno proponga cómo se podrían obtener los siguientes
compuestos:
O H
O
Br
14
NCH2CO2
H
i- Prop
S
Br
HOOC 4. Dibuje las estructuras resonantes de las siguientes moléculas e indique cuál o cuáles
átomos presentan la mayor densidad electrónica:
N CHO
CH3
O
COOH
S
CN
O
HO
ON
SCH3 CO2Et
15
5. Complete las siguientes secuencias sintéticas:
N
n-BuLiA (C5H6NLi)
CH3CH2CH2ClB (C8H13N)
(CH3)2NCHO / POCl3C (C11H19N2)+ Cl -
D (C9H13NO)
NaHCO3 / H2O
S SS
S N
CO2H COCl
O
ab
c
Cl
O
+ ANH2CH2CH3
N
O
O
B + Cl
O
B - M +O COOCH3
CH3CH3CH2
OO CH2O CH3 NH2
H2OC+ +
CH3
16
C-CH2-S-CH2-C-CH3 +
CO C
CH3
O
B - M +
D
O O
E + H-C-CH2-CO2Et
N
EtO2C
CH3CH2
H
NH3
O
B - M +
NH
CH3
CH3
F + CH3-CH2-CH
O
OCH3
O NH2
+ H3C C CH2CO2CH2CH3
O
CH3ONaG
O
H
N
H
PhCOCl
AlCl3H BF3 OEt2
O
O O
I.
Reactivo de LawessonJ
O O
17
N
S
O
O
Cl
NaH, DMFH
K
O
Cl
ClCl
AlCl3, Temp. amb.L
1) Br2, NaOH, 100C
2) NaOH (5 eq/L), Temp. amb.
3) HCl
M (C5H5NO2)
6. Escriba el mecanismo de reacción para las siguientes transformaciones:
OHOH
OH
HO
O
H+
OO
H
H
OEt
O O
NH2 HCl
CN
+ Et3N, Δ
N
CO2EtH2N
H
CH3CCHNH2 CH3CH
O
CH2CH3
O
+B - M+
N
H3C
H3CH2C
H
HCl NH2OEt
O
+
1) Et3N, EtOH Temp. amb.
NCO2Et
H
H
O O
2) EtONa / EtOH, Δ
18
N
O Me
O
BBr3 / CH2Cl2
T. A.
15 min
N
OH
Me
O
H-C-CH2-CH2-C-CH3 CH3-CH2-NH2
O
+H+
NO
S
N
CH3
O
H
POCl3, 500C
2) Na2CO3, H2O
SH
O
1)
CH3-CH2-C-CH2-CO2EtCH3-CH2O Na
CH3-CH2OH
O CH2Cl
OCH3CH2
EtO2CO
+
CH3-C-CH-NH2
O
CH2CH3
+
O CH3
B - M +
N
CH3
CH2CH3
H
7. Si la pared celular de los vegetales es rica en pentosas se obtiene furfural. ¿Qué producto
se obtendría si ésta es rica en hexosas?
HO
HO
HO OH
H
O
HO
HCl
H2O, Δ
19
8. Busque dos compuestos para cada una de las estructuras base siguientes y mencione en qué se emplean: pirrol, furano y tiofeno.
9. La preparación del pirrol (1) se lleva a cabo de la siguiente manera: la oxima de la
acetofenona se alquilo en el oxígeno por tratamiento con acetilendicarboxilato de metilo en presencia de metóxido de sodio, entonces la oxima alquilada se calentó a 179-1800C. Empleando el mecanismo de síntesis de indoles de Fischer como analogía, formule un mecanismo para la reacción.
N
OMe
O
OMe
OH
(1)
10. Describe tres diferentes reacciones del furano que confirmen su relativa baja
aromaticidad comparada con tiofeno y pirrol. 11. Se hizo reaccionar el 2-carbetoxi-1-metil pirrol con ácido nítrico en anhídrido acético.
Indique cual de las siguientes estructuras es el producto mayoritario. a)
N
NO2
OEt
OCH3
b)
N NO2
CH3
c)
NO
O
CH3
O2N
N
d)O2N
OEt
OCH3
N
O
O
O
CH3
e)
12. La secuencia sintética siguiente se publicó en 1971, en donde podemos observar el uso
del grupo carbometoxi como grupo director en la alquilación del pirrol (1), el producto de la alquilación fue posteriormente hidrolizado y descarboxilado para obtener el 3-isopropilpirrol (3).
20
NN N
OMe
OOMe
OH
H H
Cl
GaCl3
KOH
Triglima
Calor
(1) (2) (3)
De acuerdo a los conocimientos adquiridos (suponiendo que así fue), ¿era de esperarse la SEA del compuesto (1) en la posición 3? Explique. De no ser así, ¿cómo se explica la formación de 3?
13. Los compuestos del pirrol se encuentran muy difundidos entre los sistemas vivos; uno de
ellos es el grupo prostético de la hemoglobina y la mioglobina. Dibuje y escriba el nombre de dicho compuesto.
14. ¿Cómo obtendría el 3-bromopirrol a partir del pirrol? 15. Ordene los siguientes compuestos por orden de reactividad para una reacción de
sustitución electrofílica aromática: tiofeno, benceno, pirrol y furano. 16. Dibuje la estructura del reactivo o del sustrato necesario para obtener el compuesto
indicado en las siguientes reacciones:
Ac2O S
Br
NO2
HNO3
A
H2SO4
O
COOEt
CH3CH3
B
O
CH3
CH
O
1) DMFPOCl3
2) H2OC
O O BrBr
D exceso
Dioxano
21
SS C
CH3
O
E
O
CN
Ac2O / HNO3F
O O CH
O
2) H2O
1) G / POCl3
S
H
HBrS
Br
BrBr
O COOH
I1) J
2) K
3) H+
HNO3
Ac2O SO2N
CH3
SH3C
O2N
L +
EtO
EtO
O
O
O
+H +
N
CO2EtC6H5
CH3
CH3
CO2EtM
HNO3
SO2N NO2
N+ O
22
S
+AlCl3
SPh
O
P
N N
O2N
H
COCCl3Q
O2N
H
Et2O
MeONa / MeOHR
S
CH2CH3
CH3CH2Br
AlCl3S
N
H
NBS
THFT
17. Proponga una síntesis para los siguientes compuestos:
NH
HN
NH
NH
N N
H H
23
C N
O
Br
OCH3
O
N
H
O
18. Sugiera las materias primas y/o reactivos necesarios para preparar los siguientes
compuestos:
O
O
OEt
S
O
OEt
N
H
OCH3
O
S
OH
HO
O
O
24
N
H 19. Complete las siguientes ecuaciones químicas:
OO
NH2
+
MeONa
MeOHA
S CONMe2
+
NCO2Et
1) POCl3
2) NaHCO3 / H2O
H
B
N
CO2Et
CO2Me
OH
BrCH2CHO
MeCNCO2Me
CO2Me
OHO
NH2
+ C
N
OH
HO
NH2
+
OMeO OMeHCHO
DMe2NH, HCl
NCN
NCO2H
O
1) E
2) KOH / MeOH / H2O
25
OH
PBr3 F(C10H17Br)
1) Mg
2) CdCl2
G(C20H34Cd)
O
O
Cl
H(C15H20O2)
NH2NH2, KOH
HOO
OH
Calor
Dendrolasina(C15H22O)
(Secreción defensivade la hormiga
Dendrolosius fuliginossus)
20. Es bien conocido que no es posible sintetizar pirroles 3-sustituidos por sustitución
electrofílica directa. Dé tres métodos usados actualmente para preparar tales compuestos.
21. Prediga la posición más reactiva a electrófilos para cada uno de los siguientes
compuestos: a) 1-Metilpirrol b) Furan-2-carboxaldehído c) 3-Bromotiofeno d) 3-Metilfurano
22. El tratamiento del compuesto 1 con morfolina a temperatura ambiente conduce a una
reacción exotérmica y la mezcla de reacción se torna rojo oscuro. Después de adicionar agua, el compuesto 2 es aislado en forma de agujas verde amarillentas en 54% de rendimiento. Describa un mecanismo que explique dicha transformación.
O
NC
O
OEt NH
O
O
O
OEt
NH2
O1 2
H
26
23. Dibuje la estructura del producto que se obtiene en las siguientes reacciones:
(CH2)2
(CH2)8
OO
NH4CO3
Δ
AlCl3 / Et2O
S (CH2)12COCl Dilución alta
O
EtO2CC CCO2Et1)
2) H2 / Pd-CaCO3
3) Destilación
Ni Raney
S
(CH2)10
EtOH
O Muscona+-( )-
105 0C
Sin disolventeO
O C
C
CO2Me
CO2Me
+
27
24. Una de las reacciones más importantes en la química de los alimentos es la reacción de Maillard, la cual explica cómo se oscurecen los alimentos cuando estos son calentados. Dentro de las reacciones que se llevan a cabo al calentar los alimentos se encuentra la reacción de Amadori. Proponga usted un mecanismo razonable que explique la formación del 5-hidroximetil-2-carboxaldehídopirrol a partir del monosacárido correspondiente (glucosa).
O
OH
CH2OH
OHOH
OH
R-NH2
H+
O
OH
CH2OH
NOH
OHR
H
H+
CH2OH
N
HO
OH
OH
CH2OH
R
H
+
C
N
HO
OH
OH
CH2OH
R
H
H OH
C
N
HO
OH
OH
CH2OH
R
H
H O
H
C
N
HO
H
OH
CH2OH
R
H
H O
H
C
N
HO
H
O
CH2OH
R
H
H O
H
HNC
H
OR
HO
R-NH2 : Grupo amino de un aminoácido básico
Producto de Amadori