Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Laboratorio de Química Orgánica IV

Equipo 2

Previo: Formación de índoles. Síntesis de índoles de Fisher. Obtención de 2-fenilindol.

Gonzalez Villa Rodary Dymarcuz, León León Donaldo Gamaliel, Granados López Gonzalo.

OBJETIVOS

Ilustrar una reacción de sustitución electrofílica intramolecular en la que el electrófilo es una forma tautomérica de fenilhidrazonas.

Obtener un sistema de anillos fusionados denominado Indol. Revisar la importancia y aplicación de los indoles.

MECANISMO DE REACCION

La reacción se efectúa en dos etapas:

a) Formación de la fenilhidrazona de la acetofenona.

En el medio ácido tenemos los siguientes equilibrios ácido- base de los reactivos, por una parte el de la fenilhidracina que forma la sal de amonio, el acetato de fenilhidracinio.

El otro equilibrio ácido-base ocurre con la protonación de la acetofenona, esto forma un intermediario que se estabiliza por resonancia.

De esta forma establecemos que la especie electrofílica es la acetofenona por su carbocatión estabilizado, la especie nucleofílica corresponde ala fenilhidracina por su par de electrones sin compartir por parte del nitrógeno. Se propone el ataque del nucleófilo al electrófilo el cual forma un intermediario que se estabiliza al deshidratarse y perder un protón, así se forma la acetofenona.

b) Formación del 2-fenilindol.

Una vez formada la acetofenona se le adiciona un ácido de Lewis (ZnCl2), se efectua el ataque de la acetofenona (nucelófilo) al ZnCl2, se forma la sal de imino, a través de una tautomería ceto-enol se forma la enamina.

Se puede proponer la protonación de cualquiera de los nitrógenos de la enamina, si la protonacón es sobre el nitrógeno de la enamina se obtiene la sal de amonio, la cual sufrfe una transposicón sigmatrópica-[3,3] sobre la eno-hidracina formándose un itermediario.

NN

H

Cl2Zn

HN

N

H

Cl2Zn

H

TransposiciónSigmatrópica

[3,3]

NHHN

ZnCl2

La otra protonación da lugar a otro intermediario el cual sufre de igual forma una transposición sigmetropica-[3,3] sobre la eno-hidracina formándose así el intermediario.

A partir de cualquier intermediario y a través de un equilibrio ácido-base se recupera la aromaticidad del anillo, el nitrógeno de la amina taca al carbono de la sal de iminio dentro del mismo intermediario formándose el anillo de cinco miembros, ya formado a través de un equilibrio ácido-base se forma una sal amonio como grupo saliente, al romperse el enlace C-N el carbono se estabiliza con el par de electrones del nitrógeno adyacente formándose la sal de iminio, y finalmente a través de una tautomería ceto-enólica se obtiene el 2-fenilindol.

METODOS DE OBTENCION DEL INDOL

Síntesis de Indoles de Fischer

La conversión de aril hidrazonas en indoles; requiere de temperaturas elevadas y la adición de cloruro de zinc anhidro, trifluoruro de boro, ácido polifosfórico, o algún otro catalizador acido. Se han publicado algunos métodos mejorados; por ejemplo se han usado N-trifluoroacetilenohidrazinas como sustratos.

Con el objetivo central de presentar una fuente alterna para llevar a cabo indolizaciones de Fischer por medio de un acoplamiento catalizado con paladio para preparar hidrazonas de N- arilbenzofenonas. La hidrólisis de las hidrazonas en presencia de cetonas permitió obtener hidrazonas enolizables que presentaron la indolización de Fischer.

Síntesis de Indoles de Bartoli

La síntesis de indoles de Bartoli consiste en una reacción química entre nitroarenos sustituidos en la posición orto y reactivos de Grignard vinílicos, para formar índoles.

La reacción no se lleva a cabo sin la sustitución en orto del grupo nitro. Se requieren de tres equivalentes del reactivo de Grignard vinílico para obtener el indol con buenos rendimientos.

Síntesis de Indoles de Bischler-Möhlau

La síntesis de indoles de Bischler-Möhlau es una reacción química que permite obtener 2-arilindoles a partir de α-bromoacetofenona y un exceso de anilina.

A pesar de su larga historia, esta reacción clásica ha recibido relativamente poca atención en comparación con otros métodos para sintetizar indoles, posiblemente debido a las violentas condiciones de reacción que requiere. Recientemente, e han desarrollado métodos que requieren condiciones más suaves, los cuales incluyen el uso del bromuro de litio como catalizador, así como un método en el que se usa la radiación con microondas.

La reacción en estado sólido entre anilinas y bromuros de fenacilo en presencia de una cantidad equimolecular de bicarbonato de sodio (o de un segundo equivalente de la anilina), y calentando con microondas, permitió desarrollar un método suave, general y benigno con el medio ambiente para sintetizar 2-arilindoles con buenos rendimientos globales.

Derivados del indol y su importancia en medicina

Existe un sinfín de derivados de este compuesto de importancia biológica y farmacéutica, entre los que destacan son los siguientes:

La estructura del indol puede hallarse en muchos productos naturales, como el triptófano y las proteínas que lo contienen, en los alcaloides, tales como la triptamina, la serotonina, la glucobrassinina y la mescalina. Diversos pigmentos, por ejemplo el índigo y la púrpura de Tiro, son dímeros del indol. Otros compuestos del indol incluyen las hormonas de los vegetales denominadas auxinas, un medicamento antiinflamatorio como la indometacina y el betabloqueante pindolol. El dopacromo es un indol saturado, precursor de las melaninas (Eumelaninas) y las betacianinas.

BIBLIOGRAFIA

http://depa.pquim.unam.mx/amyd/archivero/SINTESISYREACCIONESINDOLYBENZOFURANO_11063.pdf

http://212.128.130.23/eduCommons/ciencias-biosanitarias/quimica-organica-ii/contenido/QO_II_Tema08_ocw.pdf

http://www.quimicaorganica.org/sintesis-organica/sintesis-de-indoles.html

DIAGRAMA DE FLUJO

Información sobre reactivo

Fórmula químico

CH3COC6H5 (Acetofenona) Número CAS 98-86-2 Datos químicos y físicos Estado físico Líquido o Cristal sólido incoloro amarillo pálido Solubilidad en agua 5.5 g/L (20 °C) Punto de fusión 20°C Masa molar 120.15 g/mol Punto de ebullición 202 °C Información de seguridad

Peligros Nocivo en caso de ingestión. Provoca irritación ocular grave.

Pictograma de peligros

Tratamiento Los reactivos orgánicos líquidos relativamente no reactivos desde el punto de vista químico se recogen en la categoría A. Si contienen halógenos se les asigna la categoría B. Residuos sólidos: categoría C.

2.5 g de cloruro de zinc anhidro en polvo

1.0 mL de acetofenona + 0.9 mL de fenilhidracina

y 1-2 gotas de ácido acético glacial

Caliente lentamente la mezcla de reacción

a 140°C agitando

Adicione 7.5 mL de ácido acético para

disolver el producto

Añada lentamente 10 mL de agua para disolver el ZnCl2.

Se deja enfriar

Filtrar a vacío

Una vez formados los cristales de la hidrazona adicionar

Lávelo con 5 mL de etanol acuoso frío (75%). Recristalice

con etanol

Información sobre reactivo

Fórmula químico

C6H5NHNH2 (Fenilhidracina) Número CAS 100-63-0 Datos químicos y físicos Estado físico Cristales o líquido aceitoso de incoloro a amarillo Solubilidad en agua 145 g/L (25 °C) Punto de fusión 19.6 °C Masa molar 108.14 g/mol Punto de ebullición 244 °C Información de seguridad

Peligros

Puede provocar cáncer. Se sospecha que provoca defectos genéticos. Tóxico en caso de inhalación. Tóxico en contacto con la piel. Tóxico en caso de ingestión. Provoca daños en los órganos tras exposiciones prolongadas o repetidas. Provoca irritación ocular grave. Provoca irritación cutánea. Puede provocar una reacción alérgica en la piel. Muy tóxico para los organismos acuáticos.

Pictograma de peligros

Tratamiento

Los compuestos combustibles caracterizados como cancerígenos y como "muy tóxicos" o "tóxicos" (aparte de disolventes): categoría F. Los sulfatos de alquilos son cancerígenos: evitar a toda costa la inhalación y cualquier contacto con la piel. Para su desactivación pueden añadirse, gota a gota mediante un embudo de decantación y agitando intensamente, a una solución concentrada de amoníaco enfriada con hielo (art. 105426). Antes del vertido a categoría D controlar el valor del pH con tiras indicadoras universales.

Información sobre reactivo Fórmula químico ZnCl2 (Cloruro de zinc)

Número CAS 7646-85-7 Datos químicos y físicos Estado físico Solido blanco cristalino Solubilidad en agua 4320 g/L (25 °C) Punto de fusión 283 °C Masa molar 136.30 g/mol Punto de ebullición 732 °C Información de seguridad

Peligros

Nocivo en caso de ingestión. Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves. Muy tóxico para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos.

Pictograma de peligros

Tratamiento

Sales inorgánicas: categoría I. Soluciones neutras de estas sales: categoría D; antes del vaciado controlar el valor del pH con tiras indicadoras universales de pH (art. 109535).