unidad 3 (parte 3) objetivos - departamento de química...

Unidad 3 (Parte 3)

Objetivos

1. Comprender 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.

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 carbono-

carbono, 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.

Lic. Walter de la Roca 3

Condensación Aldólica

CH3

C O

CH3

H C CH

O

H

H

H

H

H C C

O

H

H

H

HCH

3

C OCH

3

H C C

O

H

H

H

H

C

CH3

O

CH3

H

OH

H

OH

H C C

O

H

H

H

H

C

CH3

O

CH3

H

+

Acetona

(2 moles)

+ :OH- +

4-Hidroxi-4-metil-2-pentanona

(Diacetona-alcohol)

+

+

Mecanismo:

+δ

-δ

El OH- queda en el carbono beta respecto al carbonilo


H

C O

CH3

H

C O

C

H

H H C C

H

OH

CH3

H

C

O H

H+

:OH-

Aldol

(3-hidroxibutanal)Acetaldehído

(2 moles)

CH

O

CH3

CH

O

H

H

CH3

CCH

O

C

H

H

OH+:OH-

3-Hidroxi-2-metilpentanalPropionaldehido

(2 moles)


Condensaciones cruzadas

HC

H

O O

O

OH

OH

OH

: :+

NaOH (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

CH

O

C

O C

O OO

: :

+: : NaOH (35%)

: : : :60°C

: :

+ H2O

¿Por qué se deshidrata tan fácilmente?


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.

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

OH en una reacción. Bajo condiciE1ones ácidas, se forma

un enol, se protona el grupo OH y se expulsa el agua enuna reacción E1 o E2.

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. Como resultado, las enonas conjugadas se obtienen

por lo general directamente a partir de reacciones aldólicas

sin aislar los compuestos -hidroxi carbonílicos

intermediarios.

Por ejemplo, la ciclohexanona da ciclohexilideno

ciclohexanona con un rendimiento de 92% aun cuando el

equilibrio inicial es desfavorable.

b-hidroxicetocompuesto

OOH

H

O

HO

H

: :..: : : +

..

..

OO

O

: : : :

+

- ..-

+

: :..

-+


CH

O

C

O C

OH O: :

+: : NaOH (35%)

: : :

OH O

CH

O OH O OH: : :

+

: :NaOH (25%)

: : :.... ..:


No hay condensación

OH O OH O

: : :.. ..: : :


Condensaciones intramoleculares:

CH3

O O

H CH2

O O

HCH

2

O

OH

O

KOH..

-

CH3

H

O

O

CH2

H

O

O

O

OH

O

KOH

..

-

CH3

O O

H CH2

O O

H

O

OH

O

KOH..

-

Análisis de posibles reacciones en las ciclaciones:


Reacciones con el hidrógeno alfa (α)

Condensación de Claisen:R C

H

COOH

CH2

CO

O

R

H

O R

OHR

H2C

CO

O

R O R

H

Mecanismo:

+

: :.... ..

..:-

B

A

1er mol de Acetato

..

..: :

..

....-

+ ....

Carbanión en

carbono

CH3

CO

O

R H2C

CO

O

R

OHR

CH2

C O

OR

CH3

CO

O

R

: :....

+

-

: :......

-

+

2do mol de Acetato

NuE

..

..: :

..

..

-

: :

..

..

b


CH2

C O

OR

CH3

CO

O

R

CH2

COO

R

CH3

C

O

O R

: :

..

..

..-

: :

..

..

b

: :....

..

..

b

..

..

:-

+

Acetato de R(Éster acetoacético)

bceto-éster

Ejemplo:

CH3

C

OC2H

5

O

CH3

C

OC2H

5

O

CH2

C

OC2H

5

O

C

CH3

O

..

..

: :

2 moles de acetato de

etilo

..

..

: :

+NaOC2H5

C2H5OH

: :....

: :

Acetoacetato de etilo


Condensación de Claisen Cruzada:

COOC2H

5C

CH2COOC

2H

5

O

+ CH3COOC2H5

C2H5ONa+ C2H5OH

Benzoato de etilo Acetato de etiloBenzoilacetato de etilo

COOC2H

5

COOC2H

5CC

2H

5OOC CH

2COOC

2H

5

O

+ CH3COOC2H5

-OC2H5

+ C2H5OH

Oxalato de

etilo

Acetato de etilo Oxalacetato de etilo

H C

O

CH2COOC

2H

5HCOOC2H5 + CH3COOC2H5

Acetato de etiloFormiato de

etilo

C2H5ONa+ C2H5OH

Formilacetato de etilo

C

O

C

O

CH

C6H

5

COOC2H

5C2H5O OC2H5

Carbonato de etilo

+ C6H5CH2COOC2H5

-OC2H5C2H5O + C2H5OH

Fenilacetato de etilo

Fenilmalonato de etilo

Éster fenilmalónico


Conclusiones de la Claisen 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

Condensaciones intramoleculares de Claisen:

La ciclación de Dieckmann

Las condensaciones intramoleculares de Claisen 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 Claisen 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.


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.

Ver el mecanismo detallado en página 893 McMurry 7ma

Edición

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.


Reacción Michael

En los carbonilos vimos que ciertos nucleófilos, como las

aminas, reaccionan con aldehídos y cetonas α,β-

insaturados 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.

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

¿Cómo podría obtener el siguiente compuesto utilizando

una reacción de Michael?

A partir de este sustrato

Respuesta:


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.

Se efectúa entre un donador nucleofílico, como un -ceto

éster, una enamina o una β-dicetona, y una cetona α,β-

insaturada 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.

Respuesta:


¿Qué aprendimos en la presentación?

1. Producto que se obtiene de la condensación de

Claisen.

2. Requisitos tiene la condensación de Claisen cruzada.

3. Condensación aldólica normal, cruzada e

intramolecular.

4. Deshidratación de Aldoles.

5. Condensaciones intramoleculares de Claisen: La

ciclación de Dieckmann

6. Reacción de Michael

7. Anelación (Anillación ) de Robinson

Bibliografía:

Capitulo No. 23 McMurry, séptima Edición, paginas de 877

al 900.

unidad 3 (parte 3) objetivos - departamento de química...

Documents