Reducción de nitrilos. Sustitución nucleofílica. Reducción de Nitrocompuestos Aromáticos. Reducción de amidas RX NR 3. LiAlH 4 R CH 2 NH 2 NH 3 NH 2

(1)

Aminas, Alcoholes, Aminas, Alcoholes, Fenoles y

Fenoles y Eteres Eteres

Cátedra de Química Orgánica

Dra

Dra Miriam Miriam MartinsMartins AlhoAlho

Aminas Aminas

 Se caracterizan por la presencia de Se caracterizan por la presencia de N N con el par con el par de electrones disponible

de electrones disponible

 Son los Son los únicos únicos compuestos orgánicos básicos compuestos orgánicos básicos

 Clasificación por sustitución Clasificación por sustitución

 Primarias (1 grupo R) Primarias (1 grupo R)

 Secundarias (2 grupos R) Secundarias (2 grupos R)

 Terciarias (3 grupos R) Terciarias (3 grupos R)

 Clasificación por la naturaleza del R Clasificación por la naturaleza del R

 Alifáticas Alifáticas

 Aromáticas Aromáticas

 Heterocíclicas Heterocíclicas

Dra

Dra Miriam Miriam MartinsMartins AlhoAlho

Obtención de Aminas Obtención de Aminas

•Sustitución nucleofílica

NH

₃

RX

NH

₂

R R

₂

NH

RX

NR

₃

RX

Difícil de controlar

•Reducción de amidas

R NH2

O

R NHR'

O

R NR'R"

O

Al H H H

H Li

R NH₂ R N

R' H

R N R'

R"

Dra Miriam Martins Alho Dra Miriam Martins Alho

Obtención de Aminas Obtención de Aminas

•Reducción de nitrilos

R CN

LiAlH

₄

R CH

₂

NH

₂

•Reducción de Nitrocompuestos Aromáticos

NO2

H

₂

/ Pt

o Me / H

⁺

NH2

Me = Sn, Zn, Fe

Válido también para nitrocompuestos alifáticos

(2)

Basicidad de las Aminas Basicidad de las Aminas

H3C N

HH



NH

₃

N

^-

H

₂

+ H

⁺

[H

₂

N

^-

] [H

⁺

] [H

₃

N]

Ka =

pK_aNH₃= 9.25 pK_aCH₃CH₂NH₂ = 10.7 pK_a(CH₃CH₂)₂NH = 11.0 pK_a(CH₃CH₂)₃N = 10.8

Las aminas alifáticas son más básicas que

el amoníaco

Basicidad de las Aminas Basicidad de las Aminas

pK

a

NH

3

= 9.25 pK

a

CH

3

CH

2

NH

2

= 10.7 pK

a

PhNH

2

= 4.6

Las aminas aromáticas son menos básicas que el amoníaco

5.3 1.0

4.6

NH2 NH2

NO2

NH2

OCH₃ Están influenciadas por otros

sutituyentes en el anillo.

Sustituyentes atractores disminuyen la basicidad, los donores la aumentan

N 5.2

N H 1.0

Las aminas heterocíclicas son básicas si no usan sus electrones para aromatizar el ciclo

Aminas en la Naturaleza Aminas en la Naturaleza

 AminoácidosAminoácidos: : Unidades estructurales de las proteínasUnidades estructurales de las proteínas H3C COOH

H2N H

COOH

H2N H

COOH H₂N H N

N Alanina Fenilalanina H Histidina

 PorfirinasPorfirinas: : Hemoglobina, clorofilaHemoglobina, clorofila ^N

NH N

HN

 Productos de putrefacción Productos de putrefacción ((por descomposición de los aminoácidos)por descomposición de los aminoácidos)

Asparagina Putrescina

 AlcaloidesAlcaloides: : Compuestos conteniendo nitrógeno, generalmente solubles en Compuestos conteniendo nitrógeno, generalmente solubles en medios ácidos

medios ácidos Nicotina

Arginina Cadaverina

Cocaína

Alcoholes, Fenoles, Eteres Alcoholes, Fenoles, Eteres

Alcoholes: grupo –OH unido a carbono sp³

Fenoles: grupo –OH unido a carbono sp²

O R

R" R' H

•

Todos poseen ^-sobre el oxígeno

•

Los alcoholes, éteres y fenoles están polarizados

•

Los alcoholes y los fenoles presentan interacciones por puente de hidrógeno

•

Los éteres sólo son aceptores de Eteres: dos

grupos unidos por

oxígeno.

O R

R" R'

H

(3)

Acidos o básicos?

Pueden actuar como bases (en el sentido de Lewis) frente a compuestos ácidos (próticos o de Lewis) pero no son básicos de por sí

Pueden actuar como bases (en el sentido de Lewis) y ácidos como (en el sentido de Bronsted) frente a una base suficientemene fuerte pero no presentan características ácido base de por sí.

También se genera el alcóxido por reacción redox con Na metálico R O

H H⁺

O⁺ H

R H

B: O^-

R

B: = NaNH2, NaH

Carga concentrada en un único átomo sin posibilidad de deslocalización

el anión generado no es estable

Alcoholes

Alcoholes y y Fenoles Fenoles: : Acidez Acidez

B: = NaNH2, NaH

B: = NaOH, KOH

El anión se estabiliza por resonancia

Clasificación Clasificación

Alcoholes: RCH

2

OH

alcoholes primarios

R

₁

R

₂

CHOH

alcoholes secundarios

R

1

R

2

R

3

COH

alcoholes terciarios

Eteres:

^simétricos asimétricos

Oxiranos o epóxidos

Oxetano Tetrahidrofurano (THF)

Tetrahidropirano cíclicos

O

1,4-dioxano

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

Fuentes Industriales

Acción biológica:

• Fermentación de bagazo de caña y/o jugos de fruta.

• Fermentación de almidón (obtención de etanol)

Síntesis a partir de alquenos:

• Hidratación en medio ácido

• Formilación y reducción

• Reducción de ácidos grasos

(4)

Obtención de Alcoholes Obtención de Alcoholes

 Métodos de Laboratorio Métodos de Laboratorio

 A partir de halogenuros de alquilo A partir de halogenuros de alquilo

 Por S Por S

NN

1 y S 1 y S

NN

2 2

 A partir de alquenos A partir de alquenos

 Hidratación Hidratación

 Oximercuración Oximercuración--desmercuración desmercuración

 Hidroboración Hidroboración

 A partir de derivados carbonílicos A partir de derivados carbonílicos

 Reactivo de Grignard Reactivo de Grignard

 Reducción de aldehídos, cetonas y derivados de Reducción de aldehídos, cetonas y derivados de ácidos carboxílicos

ácidos carboxílicos

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

 A partir de Halogenuros de Alquilo A partir de Halogenuros de Alquilo

_R _X ^HO

-

R OH

Para alcoholes 1^riosy algunos 2^rios

.

Para alcoholes 3^rios, y algunos 2^rios. Hay transposiciones y pérdida de asimetría

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

 Por hidratación de alquenos Por hidratación de alquenos

Varios productos Varios productos

 Orientación tipo Orientación tipo MarkovnikovMarkovnikov

 IntermediarioIntermediario catiónicocatiónico

 MezclasMezclas de de estereoisómerosestereoisómeros

 TransposiciónTransposición de de cationescationes => el => el productoproducto principal principal puedepuede

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

 Por Por oximercuración oximercuración--desmercuración desmercuración

 Orientación tipo Orientación tipo MarkovnikovMarkovnikov

 IntermediarioIntermediario cíclicocíclico => No hay => No hay transposicionestransposiciones

 El El aguaagua atacaataca porpor la la caracara opuestaopuesta => la => la adiciónadición eses antianti..

 El Hg se El Hg se intercambiaintercambia porpor H H porpor reducciónreducción con NaBHcon NaBH44

(5)

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

 Por hidroboración

 Transferencia de hidruro seguida por oxidación e Transferencia de hidruro seguida por oxidación e hidrólisis.

hidrólisis.

 Orientación tipo antiOrientación tipo anti--MarkovnikovMarkovnikov

 La adición es La adición es synsyn (por la misma cara)(por la misma cara)

 No No existenexisten transposicionestransposiciones

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

 A partir de grupos Carbonilo

 Reacción de Grignard R Mg ⁺ X ^-

 Ataque concertado al Ataque concertado al carbonilo.

carbonilo.

 La adición es La adición es synsyn (por la (por la misma cara)

misma cara)

 Se genera un nuevo centro Se genera un nuevo centro asimétrico

asimétrico

 No se genera No se genera actividadactividad ópticaóptica

 En En ésteresésteres entran entran dos dos alquilosalquilos por carbonilo:por carbonilo:

Obtención de alcoholes Obtención de alcoholes

 A partir de grupos Carbonilo

 Reducción Aldehídos, cetonas, ésteres

Agente Reductor

Alcoholes

H2O

Reacciones de los alcoholes Reacciones de los alcoholes

 Principales reacciones de los alcoholes

Oxidación

se transforman en aldehídos, cetonas o ácidos carboxílicos

Deshidratación

se pierde agua para generar un alqueno

Sustitución

se convierte el alcohol en buen nucleófugo y se sustituye por un nucléofilo adecuado

Alquilación

Se convierte al alcohol en un nucleófilo y se lo usa en reacciones de SN

Acilación

 formación de ésteres

(6)

Reacciones de los alcoholes Reacciones de los alcoholes

Oxidación

RCH₃< RCH₂OH < RCHO < RCOOH

Menos oxidado Menos oxidado

Oxidación:

RR’CH2< RR’CHOH < RCOR’  productos de degradación

RR’R”CH < RR’R”COH  productos de degradación



Los alcoholes primarios pueden oxidarse hasta ácidos carboxílicos, sin fragmentar la molécula



Los alcoholes secundarios pueden oxidarse hasta cetonas. Oxidaciones posteriores fragmentan la molécula



Los alcoholes terciarios no pueden oxidarse sin fragmentar la molécula

Reacciones de los alcoholes Reacciones de los alcoholes

Oxidación: Sales de Cr(VI) o Mn(VII)

Para alcoholes primarios

O

R OH

Reacciones de los alcoholes Reacciones de los alcoholes

Deshidratación:

el grupo hidroxilo es mal nucleófugo, por lo tanto, la deshidratación no puede hacerse sin antes convertirlo en un buen grupo saliente (para alcoholes 3rios, 2rios, bencílicos y alílcos).



Por mecanismo E1

+

Productos principales

El medio de reacción debe tener poca cantidad de agua (para disminuir la reacción inversa)

La protonación se realiza con H2SO4(c) en caliente, o bien con ácidos no acuosos (p-TSA)

Hay catión intermediario =>

Hay trasposiciones

Hay pérdida de estereoquímica

Reacciones de los alcoholes Reacciones de los alcoholes

Sustitución:

el grupo hidroxilo puede sufrir reacciones de SN1 o SN2.

 Por SN1:

 Protonación del hidroxilo

 Formación del carbocatión (paso lento, hay rotaciones y pérdida de configuración, transposiciones)

 Atque del Nu ^–

 Reaccionan mejor los alcoholes terciarios, bencílicos y alílicos.

 Por SN2: Se utiliza para obtener halogenuros de alquilo primarios y secundarios sin transposiciones

R+S

(7)

Reacciones de los alcoholes Reacciones de los alcoholes

Alquilación:

E

l grupo hidroxilo puede actuar como nucleófilo, preferentemente cuando está cargado negativamente (como alcóxido).

RO^- Na⁺ + H2 Reacción redox ROH

RO^-Na⁺ + NH3

Na°

Na⁺NH2

- Reacción ácido-base

Síntesis de Williamson RO^-Na⁺ + R'X ROR' + NaX

Acilación (formación de ésteres):

El grupo hidroxilo puede actuar como nucleófilo, aún sin carga negativa, sobre derivados activados de ácidos carboxílicos.

X O

+ ROH

OR O

halogenuro de acilo éster

Fenoles: alcoholes muy Fenoles: alcoholes muy particulares...

particulares...

 Presentan características ácidas débiles (se disuelven en soluciones de hidróxidos pero no en bicarbonato)

 Pueden utilizarse como nucleófilos en Síntesis de Williamson, pero no sufren S_N.

 Reaccionan por S_EA en el anillo.

 Son fácilmente oxidables por acción del aire

Obtención de fenoles Obtención de fenoles

Fuentes industriales Fuentes industriales

 A partir de halogenuros o ácidos sulfónicos

Cl SO₃^-Na⁺

NaOH (aq), 300°C

NaOH, 360°C 300atm.

O^-Na⁺ H⁺

OH

Obtención de fenoles Obtención de fenoles



A partir de isopropilbenceno (cumeno)

Fuentes industriales

(8)

Obtención de fenoles Obtención de fenoles

Síntesis de laboratorio Síntesis de laboratorio

La reacción de formación de sales de diazonio es muy versátil y La reacción de formación de sales de diazonio es muy versátil y permite obtener otros compuestos aromáticos cuya síntesis por permite obtener otros compuestos aromáticos cuya síntesis por otros medios es altamente dificultosa, como por ejemplo, los otros medios es altamente dificultosa, como por ejemplo, los

fluorbencenos.

La formación de la sal de diazonio se debe llevar a cabo a La formación de la sal de diazonio se debe llevar a cabo a temperatura controlada en caso de que se la desee utilizar para temperatura controlada en caso de que se la desee utilizar para

otra síntesis, ya que si la temperatura se eleva, da otra síntesis, ya que si la temperatura se eleva, da

automáticamente el fenol.

Eteres: obtención Eteres: obtención

 Deshidratación ácida de alcoholes

2 ROH ROR + H

2

O H

₂

SO

₄

/ calor

 Sirve para obtener éteres simétricos y se lleva a cabo en exceso de alcohol.

 Existe competencia con la eliminación

 Síntesis de Williamson (en medio básico)

 Alcoximercuración de alquenos

Síntesis de Williamson RO^-Na⁺ + R'X ROR' + NaX

+ ROH + Hg(CF₃COO)₂

OR Hg(CF₃COO) NaBH₄

OR H

Eteres: reacciones Eteres: reacciones



Son compuestos relativamente inertes. Reaccionan por escición de la unión C-O-C en presencia de ácidos en un mecanismo concertado (tipo SN2) o bien en un proceso de dos etapas (tipo SN1).

R₁ O

R₂ HX

R₁ O⁺

R₂ H

R₂OH + R₁⁺ X^-

R₁X rápida lenta

lenta

X^- R₁ OR₂ H

^- ^

XR₁ + R₂OH