R C OH. H R C O + Cu CALOR H

R C OH H

H

CuO CALOR

R C O H

+ +

Cu

TEMPO

NITRÓXIDO DE TETRAMETILPIPERIDINA

Catión oxoamonio TEMPO

2,2,6,6-Tetrametil-1-piperidiniloxi

An Environmentally Benign TEMPO-Catalyzed Efficient Alcohol Oxidation System with a Recyclable Hypervalent Iodine(III) Reagent and Its Facile Preparation

X.-Q. Li, C. Zhang, Synthesis, 2009, 1163-1169.

Oxidación de Dess-Martin

The Peryodinano de Dess-Martin (DMP), es un compuesto con un yodo

hipervalente, el cual permite una oxidación suave y selectiva de alcoholes a los aldehídos o cetonas correspondientes

La oxidación se lleva a cabo en diclorometano o cloroformo a temperatura ambiente, y es usual que se complete en tiempos de reacción de 0.5 - 2 horas. Los productos se separan con facilidad del subproducto de iodo después de un trabajo final en medio básico

Acceleration of the Dess-Martin Oxidation by Water

S. D. Meyer, S. L. Schreiber, J. Org. Chem., 1994, 59, 7549-7552.

Hidrólisis parcial propuesta de DMP

Recyclable 2nd generation ionic liquids as green solvents for the oxidation of alcohols with hypervalent iodine reagents

J. S. Yadav, B. V. S. Reddy, A. K. Basak, A. V. Narsaiah, Tetrahedron, 2004, 60, 2131-2135.

Oxidación de Swern

El ion dimetiIclorosulfonio es generado in situ a partir de DMSO y el cloruro de oxalilo

La reacción con un alcohol a -78 °C da lugar a un ion alcoxisulfonio:

Una reacción ácido-base de este intermediario, da lugar a un ilido de azufre:

Sobre el ilido de azufre ocurre una reacción ácido-base intramolecular a través de un estado de transición que implica la formación de un

intermediario de 5 miembros para que ocurra una fragmentación y se forme el producto (el aldehído) y DMS (olor muy desagradable):

Si la temperatura no se mantiene a -78°C, se puede obtener un tioacetal mixto:

Tandem Oxidation/Halogenation of Aryl Allylic Alcohols under Moffatt-Swern Conditions

J. Yin, C. E. Gallis, J. D. Chisholm, J. Org. Chem., 2007, 72, 7054-7057.

Oxidación de Corey-Kim

Se forma el ion dimetilclorosulfonio in situ a partir de la NCS y el DMS:

New odorless method for the Corey–Kim and Swern oxidations utilizing dodecyl methyl sulfide (Dod-S-Me)

S.-I. Ohsugi, K. Nishide, K. Oono, K. Okuyama, M. Fudesaka, S. Kodama, M. Node, Tetrahedron, 2003, 59, 8393-8398.

The fluorous Swern and Corey-Kim reaction: scope and mechanism D. Crich, S. Neelamkavil, Tetrahedron, 2002, 58, 3865-3870.

Cl

+ 2 NaOH → NaCl + NaClO+ H

O

+ OCl^-

+ H₂O + Cl^- H⁺

C R^!

OH

H

R² R^! C R²

O

Corrida Substrato Product0 Rendimiento^a Ca(OCl)₂

Rendimiento

NaOCl Ref.

1 Alcohol

bencilico Benzaldehído 98% 98% 10

2 1-pentanol Pentanoato de

pentilo 83% 91% 10

3 1-hexanol Hexanoato de

hexilo 98% 98% 9e

4 3-metilbutanol Isovalerato de

3-metilbutilo 76% 87% 10

5 Alcohol etílico Acetato de etilo --- ^b 9b,10

6 etil éter Acetato de etilo ^b --- ---

7 butil éter Butanoato de

butilo 40% --- 10

8 THF -butirolactona 68% --- 9b,10

9 Tetrahidropirano -valerolactona 56%^c --- 9b,10

Oxidación de alcoholes primarios y éteres usando hipoclorito de sodio o hipoclorito de calcio

a. Rendimiento como producto aislado

b. El rendimiento no se calculó debido a la volatilidad de los productos pero se determinó una conversión significativa por IR y RMN

c. Rendimiento determinado por análisis CGL

1. M.F. Semmelhack and J.C. Tomesch, J. Org. Chem., 42, 2657 (1977) 2. C.A. Grob and P.W. Schiess, Agnew. Chem. Int. Ed. Engl., 6, 1 (1967)

3. The synthesis of this alcohol will be described in a forthcoming publication. The correct elemental analysis has been obtained.

4. R.V. Stevens, K.T. Chapman and N.H. Weller, J. Org. Chem., 45, 2030 (1980) 5. Obtained from Fisher Scientific Company, Typical analysis 67% Ca(OCl)₂

6. Titrations were carried out over a period of two and one half months and there was no change in the concentration of the oxidant. Titrations were carried out as described in “A Textbook of

Quantitative Inorganic Analysis”, 3rd ed. By Arthur I. Vogel. Published by J. Wiley and Sons, New York, N.Y. (1961)

7. Both Chlorox (5.25% oxidant) and freshly prepared NaOCl were used without significant

difference. NaOCl was prepared by bubbling chlorine into a solution of NaOH as described by V.

Boido and O.E. Edwards, Can. J. Chem., 49, 2664 (1971)

8. C.J. Pouchert, The Aldrich Library of Infrared Spectra, Second Edition, published by Aldrich Chemical Co., Inc, Milwaukee, Wisconsin, (1975)

9. C.J. Pouchert, and John R. Campbell, The Aldrich Library of NMR Spectra Vol. II, published by Aldrich Chemical Co., Inc., Milwaukee, Wisconsin., (1974)

10. The Merck Index, 8th ed., Merck and Co. Inc., N.J. (1968) 11. The Merck Index, 9th ed. Merck and Co., Inc, N.J. (1976) 12. Chem. Abs., 37, 5021

13. Dictionary of Organic Compounds, 5th ed. Oxford University Press, N.Y. (1969) 14. C.Y. Meyers, J. Org. Chem. , 26, 1046 (1961)

15. L.M. Berkowitz and P.N. Rylander, J. Am. Chem. Soc. , 80, 6682 (1958) 16. Yoshiko Kamiya and S. Takemuro, Chem. Pharm. Bull. 21, 1401 (1973) 17. N. C. Demo and N. H. Potter, J. Am. Chem. Soc. , 89, 3550 (1967)

OH H

Borneol

+ NaOCl AcOH 25 C^o

+ NaCl

O Alcanfor PM = 74.4 g/MOL

PM = 154.25 g/MOL

C10H18O C10H16O

PM = 152.23 g/MOL

FORMACIÓN ÁCIDO HIPOCLOROSO OBTENCIÓN DEL ALCANFOR.

FORMACIÓN HPOCLORITO DE BORNEOILO

redox

H OH

PRECIPITADO

H OH

O +

25 C, 60'^o

FILTRADO + AcOH MEZCLA DE

REACCIÓN 1) NaOCl 2) NaHSO3 3) FILTRAR

OH

NaHSO3 NaCl

+ +

NHNH2

NO2 O2N

+ H2SO4 1) RECRISTALIZAR EtOH/H2O 2) FILTRAR

FILTRADO PRECIPITADO

H

OH N

NO2 NO2 H

N O

Principios de la adición nucleofílica a compuestos carbonílicos:

CATALISIS BÁSICA

CATALISIS BÁSICA REACCIONES DE

ALDEHÍDOS Y CETONAS

Reacciones con el reactivo de Grignard

Reducciones

François Auguste Victor Grignard

Químico francés. Mayo 6, 1871 en Cherbourg –

Diciembre 13, 1935 en Lyon.

Ganó el premio Nobel de

química en 1912.

Formación del reactivo de Grignard. Mecanismo SET

Reacción de Grignard

Mg O

O O

Br Me

Mg R

X

OEt

OEt

Estructura estado sólido

• Dieteratos (e.g. [MgBr(Ph)(OEt

)

]) existen como iunidades

monoméricas aisladas

• Mg se encuentra en el centro de un tetraedro distorsionado

• Distancia Mg – C 2.1 – 2.2 Å

(longitud de un enlace covalente 1.7 Å)

• MgBrMe(THF)

cristaliza como un

complejo monomérico bipiramidal

trigonal con tres ligandos de THF

Mg Br Br Mg

S Et

Et S

• Bromoetilmagnesio cristaliza del diisopropil éter como un dímero [MgBr(Et)(OiPr

)]

con Br como ligandos puente

• Vcada uno de los Mg es 4 coordinado, O-Mg-C =

120.7°; Br-Mg-Br = 116.2°

Formación del reactivo de Grignard

Reacción del reactivo de Grignard con un aldehído

Liberación del alcóxido. Reacción ácido-base

Mecanismo SET

Con cetonas impedidas, reacción ácido-base

A reduction can also take place, in which a hydride is delivered from the β-carbon of the Grignard reagent to the carbonyl carbon via a cyclic six-membered transition state.

EQUILIBRIO DE SCHLENK

APLICACIÓN INDUSTRIAL. SÍNTESIS DEL TAMOXIFENO

éter o THF

éter o THF pentano

(ó éter)

éter

pentano (ó éter)

pentano (ó éter)

Sales de Mg²⁺

Sales de Li⁺

CATALISIS BÁSICA REACCIONES DE

ALDEHÍDOS Y CETONAS

Reacciones con el reactivo de Grignard

Reducciones

éter o THF

éter o THF

Na₃BO₃

Na₃BO₃ Sales de Li⁺

o Al³⁺

Se reduce con mayor rapidez con BH₃

Se reduce con mayor rapidez con NaBH₄ ó

ó

Alcanfor

Principios de la adición nucleofílica a compuestos carbonílicos:

Hidratación de aldehídos y cetonas

Hidratación de Aldehídos y cetonas

H

O

Hidratación de Aldehídos y cetonas

C O _•• ^• _•

HO C O ^•• H

••

••

••

comparado con H

electrónicos: los grupos alquilo estabilizan a los reactivos

estéricos: los grupos alquilo presentan impedimento en el producto

OH

OH

R R'

+ H

O C

C

R R'

O

Efectos de los Sustituyentes en el

equilibrio de la hidratación

C=O hidrato K % Rapidez

relativa

CH

=O CH

(OH)

2300 >99.9 2200 CH

CH=O CH

CH(OH)

1.0 50 1.0 (CH

)

CCH=O (CH

)

CCH(OH)

0.2 17 0.09 (CH

)

C=O (CH

)

C(OH)

0.0014 0.14 0.0018

Constantes de Equilibrio y rapidez relativa de

Hidratación

Cuando el grupo carbonilo está desestabilizado

• los grupos alquilo estabilizan al C=O

• los grupos electroatractores desestabilizan al C=O

¿Cuando es que el equilibrio

favorece al hidrato?

OH

OH

R R

+ H

O C

C

R R

O

R = CH

: K = 0.000025 R = CF

: K = 22,000

Efectos de los Sustituyentes en el

equilibrio de la hidratación

Mecanismo de la Hidratación (medio básico)

C O _•• ^• _•

• • O ^• _• H

••

– Paso 1:

+ HO C O ^••

••

••

•• • •

–

• •

H O

H

••

••

HO C O

••

••

•• • •

–

+ O •• • •

H

• •

– HO C OH ••

••

••

••

Paso 2:

Mecanismo de la Hidratación (medio básico)

C O _•• ^• _• + ^• _• H O

H

H +

C OH _•• +

+ • • • •

H O

H Paso 1:

Mecanismo de la Hidratación (medio ácido)

C OH _••

+

+

• •

H

O H

••

C OH

••

• •

H

O H

• • + Paso 2:

Mecanismo de la Hidratación (medio ácido)

• +

•

H

O H

••

C OH

••

H O

H

••

••

• • O H

••

C OH

••

••

+ H

H O

H _••

+

Mecanismo de la Hidratación (medio ácido)

Paso 3:

Hidrato de cloral

Soluble en agua y alcohol

Formación de

Cianohidrinas

+

Formación de las Cianohidrinas

•• • •

C O HCN ^• _• N C C O H

••

••

•• • •

C O C –

• N

• • •

Formación de las Cianohidrinas

O – N C C

••

•• • •

• •

H

H

H + O ^• _•

H

H O ^• _•

• •

N C C O

••

• ••

• H

Formación de las Cianohidrinas

Cianohidrina del

2,4-diclorobenzaldehído (100%)

Ejemplo

Cl

Cl CH

O

Cl

Cl CHCN

NaCN, OH

agua

Luego

H

SO

CH

CCH

O

CH

CCH

OH

CN

(77-78%)

La cianohidrina de la acetona se usa en la síntesis de la metacroleína

Ejemplo

NaCN, agua

Luego H

SO

Formación del compuesto de adición busulfítica

Algunas reacciones de los aldehídos y las cetonas progresan más allá

del paso de adición nucleofílica

Formación de Acetales Formación de Iminas

Compuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas

Las reacción de Wittig

Algunas reacciones de los aldehídos y las cetonas progresan más allá

del paso de adición nucleofílica

Formación de Acetales

Formación de Iminas

Compuestos relacionados con las iminas Formación de Enaminas

La reacción de Wittig

Formación de Acetales

Hidratación de Aldehídos y cetonas

HOH C O _•• ^• _•

HO C O ^•• H

••

••

••

R

R'

R

R'

Los Alcoholes presentan una reacción análoga con los aldehídos y las cetonas

R"OH C O •• ^• _•

R

R'

R"O C O ^•• H

••

••

••

R

R'

El producto de la reacción de

adición se llama

a hemiacetal.

ROH, H

Los Hemiacetales reaccionan posteriormente en medio ácido para dar un acetal

R"O C O ^•• H

••

••

••

R

R'

R"O C OR” ^••

••

••

••

R

R'

Este compuesto se llama un hemiacetal.

El producto de la segunda adición se llama un acetal

HCl 2 CH

CH

OH +

+ H

O

Dietil acetal del benzaldehído (66%) CH

O

CH(OCH

CH

)

Ejemplo

HOCH

CH

OH +

CH

(CH

)

CH O

Ácido p-toluensulfónico benceno

+ H

O

(81%) H (CH

)

CH

H

C CH

O O

C

Con dioles se forman acetales cíclicos

En general:

Para la formación de acetales de cetonas, es usual que la posición del equilibrio no se vea favorecida.

Excepción importante:

Se pueden preparar acetales cíclicos a partir

de cetonas.