Fundamentos De síntesis Orgánica
Enviado por almy0502 • 17 de Mayo de 2012 • 37.931 Palabras (152 Páginas) • 753 Visitas
APUNTES DE QUÍMICA
FUNDAMENTOS DE SÍNTESIS ORGANICA
Esta Serie de artículos esta tomada de la siguiente fuente:
http://www.sinorg.uji.es/descargafqo.htm
©Grupo de Síntesis Orgánica. Universidad Jaume I
Síntesis Orgánica 1
Tema 1.- El método de la desconexión. Concepto de análisis retrosintético.
Sintón y equivalente sintético. Desconexiones de un grupo C-X. Síntesis de
ésteres y amidas. Síntesis de éteres y compuestos relacionados.
El método de la desconexión. Concepto de análisis retrosintético.
El problema de la síntesis química de moléculas orgánicas se resuelve
mediante el denominado análisis retrosintético. Esta metodología permite la
propuesta de rutas sintéticas para una molécula objetivo mediante la
desconexión de enlaces. La molécula objetivo se desconecta a moléculas más
simples, que a su vez se desconectan a otras moléculas y así sucesivamente
hasta llegar a compuestos comerciales o fácilmente accesibles.
Sintón y equivalente sintético
Cada etapa de desconexión se basa en una reacción química y
formalmente supone la ruptura de un enlace para dar lugar a dos fragmentos
denominados sintones. Por ejemplo, el cloruro de t-butilo se puede
desconectar en el enlace C-Cl para generar un sintón catiónico (el carbocatión
t-butilo) y un sintón aniónico (el ion cloruro).
Cl Cl
sintón catiónico sintón aniónico
Desconexión del cloruro de t-butilo
En la desconexión del cloruro de t-butilo surgen dos sintones que tienen
existencia real. El carbocatión t-butilo es una especie que se puede generar a
partir de diversas fuentes, aunque su tiempo de vida media sea pequeño. El ión
cloruro es el componente aniónico de las sales denominadas cloruros o el
anión que se forma cuando se disuelve en agua el cloruro de hidrógeno (HCl).
La etapa contraria a la desconexión es la propia reacción. Una vez
desconectada la estructura y analizados los sintones se tienen que proponer
los correspondientes equivalentes sintéticos, es decir los reactivos que harán
el papel de los sintones en la reacción.
El carbocatión t-butilo es un sintón que tiene una existencia real pero no
se encuentran fácilmente accesibles sales que contengan este catión porque
es muy inestable. Todo lo contrario ocurre con el sintón cloruro. Su gran
estabilidad hace que existan un gran número de sales que lo contienen.
El reactivo para el sintón cloruro puede ser el HCl que liberará en
disolución acuosa Cl-, o NaCl que se disolverá para dar iones Na+ y Cl-.
El reactivo para el carbocatión t-butilo no es tan evidente y dependerá de
la reacción que se elija para la obtención del cloruro de t-butilo.
Tema 1 2
Por ejemplo, basándonos en la desconexión propuesta anteriormente se
podría proponer una síntesis del cloruro de t-butilo mediante la reacción de tipo
SN1 entre el t-butanol y el HCl.
OH + HCl Cl + H 2O
En estas condiciones el HCl protona al alcohol, que pierde H2O formando
el carbocatión t-butilo. A continuación, El ión cloruro ataca al carbocatión dando
lugar al cloruro de t-butilo.
Mecanismo de la reacción
Cl
3º. Ataque nucleofílico del ión cloruro al carbocatión
2º. Pérdida de agua y formación del carbocatión terciario
1º. Protonación del alcohol
OH + HCl O
H
H
+ Cl
rápida
O
H
H
lenta
+ H
O
H
+
rápida
Cl
La síntesis del cloruro de t-butilo se habría podido efectuar también
empleando como material de partida 2-metilpropeno:
Síntesis alternativa del cloruro de t-butilo
+ HCl Cl
En este caso, la reacción que permite la obtención del cloruro de t-butilo
es una adición electrofílica al doble enlace. El reactivo que genera el
carbocatión t-butilo es el 2-metilpropeno. La fuente del ión cloruro es HCl, la
misma que en la síntesis del cloruro de t-butilo a partir de t-butanol.
Síntesis Orgánica 3
Mecanismo de la reacción
2º. Ataque nucleofílico del ión cloruro al carbocatión t-butilo
1º. Formación del carbocatión por protonación del doble enlace
+ HCl
lenta H
H
+ Cl
+ Cl
rápida H
Cl
Por tanto, un compuesto de estructura tan simple como el cloruro de tbutilo
se puede obtener mediante dos síntesis diferentes, tanto por lo que hace
al sustrato carbonado (t-butanol o 2-metilpropeno) como al tipo de mecanismo
que interviene en el proceso (SN1 o adición electrofílica a doble enlace).
La molécula objetivo, por ejemplo el cloruro de t-butilo, marca los
reactivos y por tanto el tipo de mecanismo que participará en el proceso de
síntesis. La síntesis del cloruro de t-butilo a partir del t-butanol es un proceso
de sustitución formal de OH por Cl.
En la primera síntesis propuesta el cloruro de t-butilo se obtiene mediante
un proceso de tipo SN1. ¿Se habría podido obtener el cloruro de t-butilo
mediante un proceso de tipo SN2?. Para que cualquier tipo de sustitución
nucleofílica funcione, ya sea mediante un mecanismo SN1 o mediante un
mecanismo SN2, el sustrato debe contener un buen grupo saliente. En medio
ácido el t-butanol se protona y el grupo OH, mal grupo saliente por que se
debería eliminar como OH- que es una base fuerte, se transforma en un buen
grupo saliente H2O. Si se desea efectuar una reacción SN2 sobre un alcohol
hay que activarlo previamente hacia el proceso de sustitución, bien mediante
protonación o bien mediante esterificación con cloruro de p-toluensulfonilo
(cloruro de tosilo) o cloruro de metanosulfonilo (cloruro de mesilo).
A continuación, se indican las reacciones de conversión de alcoholes en
los correspondientes tosilatos y mesilatos:
Tema 1 4
Cl S
O
O
R OH CH3
N
+
cloruro de mesilo
N
H
Cl
+
mesilato del alcohol
tosilato del alcohol
+
Cl
N
H
cloruro de tosilo
+
N
Cl S
O
O
R OH CH3 S
O
O
R O CH3
S
O
O
R O CH3
cloruro
...