Organic Chemistry Fifth Edition -...

R C OH

H

H

CuOCALOR

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.

Cl2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO+ H2O

+ OCl-

+ H2O + Cl-

H+

CR!

OH

H

R2

CR!

R2

O

Corrida Substrato Product0 Rendimientoa

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

+ NaOClAcOH

25 Co

+ 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

+ AcOHMEZCLA DE

REACCIÓN

1) NaOCl

2) NaHSO33) FILTRAR

OH

NaHSO3 NaCl+ +

NHNH2

NO2O2N

+ H2SO4

1) RECRISTALIZAR EtOH/H2O 2) FILTRAR

FILTRADO PRECIPITADO

H

OH N

NO2

NO2H

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

OEt2

OEt2

Estructura estado sólido

• Dieteratos (e.g. [MgBr(Ph)(OEt2)2])

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)3 cristaliza como un

complejo monomérico bipiramidal

trigonal con tres ligandos de THF

MgBr

MgBr

S Et

Et S

• Bromoetilmagnesio cristaliza

del diisopropil éter como un

dímero [MgBr(Et)(OiPr2)]2 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

H2O

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' + H2O C C

R R'

O

Efectos de los Sustituyentes en el

equilibrio de la hidratación

C=O hidrato K % Rapidez

relativa

CH2=O CH2(OH)2 2300 >99.9 2200

CH3CH=O CH3CH(OH)2 1.0 50 1.0

(CH3)3CCH=O (CH3)3CCH(OH)2 0.2 17 0.09

(CH3)2C=O (CH3)2C(OH)2 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 + H2O C C

R R

O

R = CH3: K = 0.000025

R = CF3: 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 ••

••

•• • •

–

• • O H

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 H C O N C •

• ••

••

•• • • C O

C –

N • •

• •

Formación de las Cianohidrinas

– O N C C ••

•• • •

• •

H

H

H

+ O • •

H

H

O • • • • O N C C

••

•• • • H

Formación de las Cianohidrinas

Cianohidrina del

2,4-diclorobenzaldehído

(100%)

Ejemplo

Cl

Cl CH

O

Cl

Cl CHCN

OH NaCN,

agua

Luego

H2SO4

CH3CCH3

O

CH3CCH3

OH

CN

(77-78%)

La cianohidrina de la acetona se usa en la

síntesis de la metacroleína

Ejemplo

NaCN, agua

Luego H2SO4

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 CH3CH2OH +

+ H2O

Dietil acetal del benzaldehído (66%)

CH

O

CH(OCH2CH3)2

Ejemplo

HOCH2CH2OH + CH3(CH2)5CH

O

Ácido p-toluensulfónico

benceno

+ H2O

(81%) H (CH2)5CH3

H2C CH2

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.