Hidrólisis y esterificación

Saponificación de ésteres y lactonas

• Rompe un éster con hidróxidoAdiciona hidróxido a un éster, libera el alcóxido y transfiere un protón para formar carboxilato y alcohol.
• Abre una lactona de cinco miembrosDistingue la ruptura acilo–oxígeno de la apertura del anillo frente a la ruptura del enlace alquilo–oxígeno del conector, con intercambio de protones explícito con el disolvente.
• Hidroliza un éster con un grupo saliente estabilizado por resonanciaDetermina por qué el fenóxido puede tanto salir como aceptar el protón del ácido carboxílico sin convertirse en el portador final de la carga.
• Ruptura del mesitoato de metilo con LiI a 2,4,6-trimetilbenzoatoDibuja el único paso SN2 en el que el yoduro elimina el grupo metilo del mesitoato de metilo y da 2,4,6-trimetilbenzoato y yodometano.
• Saponificación de β-propiolactona a 3-hidroxipropanoatoDibuja la adición de hidróxido a la β-propiolactona, la apertura del anillo por ruptura acilo–oxígeno y las dos transferencias de protón que dan 3-hidroxipropanoato.
• El hidróxido abre la cumarina a (Z)-cumarinatoDibuja la adición de hidróxido a la cumarina, la apertura del anillo con fenóxido como grupo saliente y la desprotonación que da el dianión (Z)-cumarinato.
• Saponificación de δ-valerolactona a 5-hidroxipentanoatoDibuja cómo el hidróxido acuoso en caliente abre la δ-valerolactona a 5-hidroxipentanoato: adición, apertura del anillo y luego las dos transferencias de protón.
• Saponificación del malonato de dietilo a malonatoDibuja los dos ciclos de adición de hidróxido y pérdida de etóxido que convierten el malonato de dietilo en el dianión malonato y etanol.
• Saponificación del tereftalato de dimetilo a tereftalatoDibuja los dos ciclos de adición de hidróxido y pérdida de metóxido que convierten el tereftalato de dimetilo en el dianión tereftalato y metanol.
• Saponificación de ε-caprolactona a 6-hidroxihexanoatoDibuja la apertura BAC2 del anillo de la ε-caprolactona con hidróxido y las transferencias de protón que terminan en 6-hidroxihexanoato.
• Saponificación del 4-nitrobenzoato de etilo a 4-nitrobenzoatoDibuja la adición de hidróxido al 4-nitrobenzoato de etilo, la pérdida de etóxido y la transferencia de protón que da 4-nitrobenzoato y etanol.
• Saponificación del acetato de (R)-sec-butilo a (R)-butan-2-olDibuja la saponificación del acetato de (R)-sec-butilo y muestra por qué el (R)-butan-2-ol se forma con retención de la configuración.
• Saponificación del acetato de vinilo a acetaldehído y acetatoDibuja cómo el hidróxido rompe el acetato de vinilo y luego sigue al grupo saliente enolato hasta que se convierte en acetaldehído.

Esterificación de Fischer y transesterificación

• Completa una etapa de esterificación catalizada por ácidoMuestra la salida de agua neutra y la regeneración del catalizador a partir de un intermediario protonado dado.
• Forma un éster a partir de un ácido y un alcoholCompleta la esterificación de Fischer a partir de materiales de partida no activados, siguiendo cuál oxígeno sale como agua.
• Transesterificación del acetato de etilo a acetato de metiloDibuja el intercambio, catalizado por ácido, del grupo etoxi del acetato de etilo por metoxi, que da acetato de metilo y etanol en metanol.
• Esterificación de Fischer del ácido adípico a adipato de dietiloDibuja los dos ciclos de esterificación de Fischer que convierten los dos grupos carboxilo del ácido adípico en adipato de dietilo.
• Síntesis de Fischer del acetato de isoamilo (aceite de plátano)Dibuja la esterificación de Fischer que combina ácido acético y alcohol isoamílico para dar acetato de isoamilo, el éster con aroma a plátano.
• Esterificación de Fischer a fenilacetato de etiloDibuja la esterificación, catalizada por ácido, del ácido fenilacético con exceso de etanol a fenilacetato de etilo.
• Esterificación de Fischer a propanoato de isopropiloDibuja los seis pasos PADPED que unen ácido propanoico e isopropanol para dar propanoato de isopropilo con ácido sulfúrico como catalizador.
• Esterificación de Fischer hacia el acetato de (S)-sec-butiloDibuja la esterificación de Fischer del ácido acético con (S)-butan-2-ol y demuestra que el acetato de (S)-sec-butilo se forma con retención.
• Fischer con terc-butanol: se forma isobutilenoDibuja por qué al calentar terc-butanol con ácido acético y ácido sulfúrico se obtiene isobutileno por E1 en lugar de un éster de Fischer.
• Lactonización del ácido 2-(hidroximetil)benzoico a ftalidaDibuja el cierre de anillo catalizado por ácido del ácido 2-(hidroximetil)benzoico para dar la lactona de cinco miembros ftalida.

Ruptura ácida de ésteres

• Sigue la hidrólisis de un éster en medio ácidoCompleta todas las etapas de adición, intercambio de protones, eliminación y regeneración del catalizador de la hidrólisis catalizada por ácido.

Hidrólisis de otros derivados de ácido

• El agua desplaza a un cloruro de aciloUsa un nucleófilo acuoso neutro y da cuenta del hidronio y el cloruro en la mezcla final.
• Divide un anhídrido en dos ácidosUbica el oxígeno puente y el oxígeno del agua entrante en moléculas de ácido distintas.
• Abre una lactama en medio ácido acuosoActiva un nitrógeno del anillo para que se vaya y termina con la especiación correcta de amonio y ácido carboxílico.
• Hidroliza una amida N-sustituidaEvita expulsar un anión amida y distingue la regeneración del catalizador de la protonación final de la amina.
• Sustituye el azufre en un centro de aciloMantén distinto el enlace C–S del grupo saliente respecto del enlace S–alquilo y sigue la protonación del tiolato.
• Hidratar un nitrilo en condiciones básicasSigue la adición de hidróxido a un nitrilo a través del ácido imídico y el anión amida hasta la amida primaria, incluyendo cada transferencia de protón.
• Hidrólisis ácida de la acetamida a ácido acéticoDibuja la hidrólisis ácida de la acetamida: protonación del oxígeno carbonílico, adición de agua, protonación del nitrógeno, pérdida de amoníaco y su captura como amonio junto al ácido acético.
• Hidrólisis ácida del ácido acetohidroxámico a hidroxilaminaDibuja la hidrólisis ácida del ácido acetohidroxámico a ácido acético y cloruro de hidroxilamonio.
• Hidrólisis básica de la benzanilida a benzoato y anilinaDibuja la saponificación de la benzanilida: adición de hidróxido al carbonilo de la amida, pérdida del anión anilida y la transferencia de protón que da benzoato y anilina.
• Hidrólisis ácida del benzonitrilo a ácido benzoicoDibuja la hidrólisis ácida completa del benzonitrilo: adición de agua al ion nitrilio, tautomerización del ácido imídico a benzamida e hidrólisis ácida de la benzamida a ácido benzoico y amonio.
• Hidrólisis básica del butanonitrilo a butanoatoDibuja la hidrólisis básica completa del butanonitrilo: adición de hidróxido al nitrilo, transferencias de protón que dan butanamida y luego saponificación de la butanamida a butanoato y amoníaco.
• Hidrólisis básica de la ε-caprolactama a 6-aminohexanoatoDibuja la apertura del anillo de la ε-caprolactama por hidróxido: adición al carbonilo de la lactama, apertura del anillo por pérdida del nitrógeno y las transferencias de protón que dan 6-aminohexanoato.
• Hidrólisis ácida de la DMF a ácido fórmicoDibuja la hidrólisis ácida de la N,N-dimetilformamida: protonación del carbonilo, adición de agua, protonación del N, pérdida de dimetilamina y su captura como dimetilamonio junto al ácido fórmico.
• Hidrólisis ácida de N,N-dimetilbenzamida a ácido benzoicoDibuja la hidrólisis ácida de la N,N-dimetilbenzamida a ácido benzoico y cloruro de dimetilamonio.
• Hidratación ácida del propionitrilo a propanamidaDibuja la hidratación controlada del propionitrilo: protonación por ácido sulfúrico, adición de agua al ion nitrilio y las dos transferencias de protón que convierten el ácido imídico en propanamida.
• Hidrólisis básica de 2-pirrolidinona a 4-aminobutanoatoDibuja la apertura del anillo de la 2-pirrolidinona con hidróxido: adición tetraédrica, expulsión del nitrógeno del anillo y las transferencias de protón mediadas por agua que dejan 4-aminobutanoato (anión del GABA).

Ruptura de ésteres catalizada por ácido

• Un éster que pierde su grupo alquiloContrasta la ruptura alquilo terciario–oxígeno con la sustitución de acilo y completa la rama de eliminación del carbocatión.

Evidencia de la ruptura de ésteres: marcaje isotópico y cinética

• Hidrólisis del acetato de 4-nitrofenilo a 4-nitrofenóxidoDibuja la ruptura del acetato de 4-nitrofenilo por hidróxido: adición al carbonilo, pérdida de 4-nitrofenóxido del intermediario tetraédrico y desprotonación del ácido acético a acetato.
• Saponificación del acetato de etilo con ¹⁸O en el etoxi a ¹⁸O-etanolDibuja la saponificación del acetato de etilo con ¹⁸O en su oxígeno etoxi y sigue el marcaje: adición de hidróxido, colapso con pérdida del etóxido marcado y la transferencia de protón final que da acetato y etanol.
• Intercambio de ¹⁸O de Bender: el benzoato de etilo pierde el marcaje del carboniloDibuja cómo el benzoato de etilo con ¹⁸O en el carbonilo intercambia su marcaje con el agua en medio básico: adición de hidróxido, la transferencia de protón entre los dos oxígenos mediada por agua y la pérdida del hidróxido marcado.

Hydrolysis of other acid derivatives

• Acid hydrolysis of acetanilide to anilinium chlorideDraw the acid-catalysed hydrolysis of acetanilide: carbonyl protonation, water addition, proton relay to nitrogen, loss of aniline and its protonation to anilinium.
• Acid hydrolysis of acetonitrile to acetic acidDraw the full acid hydrolysis of acetonitrile: water addition to the protonated nitrile, tautomerisation to acetamide, then acid hydrolysis of acetamide to acetic acid and ammonium.
• Basic hydrolysis of benzamide to benzoateDraw hydroxide addition to benzamide, expulsion of amide ion by the oxide and the proton transfer that gives benzoate and ammonia.
• Hydroxide opens azetidin-2-one to 3-aminopropanoateDraw hydroxide addition to the β-lactam azetidin-2-one, ring opening by C–N cleavage and the proton transfer to 3-aminopropanoate.
• Basic hydrolysis of methyl N-methylcarbamate to methylamineDraw hydroxide addition to methyl N-methylcarbamate, loss of methoxide, deprotonation, N-protonation and loss of CO2 that liberate methylamine.
• Hydroxide opens phthalimide to 2-carbamoylbenzoateDraw hydroxide addition to one imide carbonyl of phthalimide, ring opening by C–N cleavage and the proton transfer to 2-carbamoylbenzoate.
• Acid hydrolysis of urea to ammonium and CO2Draw acid hydrolysis of urea: O-protonation, water addition, proton relay to nitrogen, loss of ammonia, then N-protonation and decarboxylation of carbamic acid.

Transferencia biológica de acilo: esterasas y β-lactamas

• Desacilación por esterasa: hidrólisis de la O-acetilserinaDibuja la mitad de desacilación de una serina esterasa: ataque del agua asistido por imidazol sobre la O-acetilserina y luego colapso, en el que el oxígeno de la serina toma el protón del imidazolio, para dar ácido acético y serina.
• Liberación inicial de la quimotripsina: el acetato de 4-nitrofenilo acila la serinaDibuja la acilación rápida de la quimotripsina por el acetato de 4-nitrofenilo, con serina y un imidazol como modelo de la His57: ataque de la serina asistido por base y luego pérdida de 4-nitrofenol protonado por el imidazolio.

Saponification of esters and lactones

• Hydrolysis of acetylcholine to cholineDraw hydroxide addition to acetylcholine, loss of the choline alkoxide and proton transfer to give choline and acetate.
• Hydrolysis of aspirin to salicylic acidDraw aspirin hydrolysis at pH 7–9: deprotonation of the acid, carboxylate-assisted water addition to the acetyl group, loss of the phenoxide and proton transfer.
• Labelled saponification gives ¹⁸O-acetateTrack an ¹⁸O label from hydroxide through addition, loss of ethoxide and proton transfer to show acyl–oxygen cleavage in saponification.
• Saponification of ethyl acetate to acetateDraw hydroxide addition to ethyl acetate, loss of ethoxide from the tetrahedral intermediate, and the proton transfer that makes acetate and ethanol.
• Saponification of methyl benzoate to benzoateDraw hydroxide addition to methyl benzoate, expulsion of methoxide and the acid–base step that gives benzoate and methanol.
• Saponification of triacetin to glycerolDraw the three hydroxide additions, alkoxide losses and proton transfers that saponify all three esters of triacetin to glycerol.

Acid-catalysed ester cleavage

• Acid-catalysed hydrolysis of methyl acetate to acetic acidDraw the six proton-transfer, addition and elimination steps that convert methyl acetate and water into acetic acid and methanol with hydronium as catalyst (methyl acetate).
• TFA removes the Boc group from N-Boc-benzylamine to give benzylamineDraw Boc removal from tert-butyl N-benzylcarbamate with TFA: carbonyl protonation, loss of the tert-butyl cation, its deprotonation to isobutylene, and decarboxylation of the carbamic acid.
• Hydrolysis of methyl mesitoate to mesitoic acid via an acylium ionDraw protonation of the methoxy oxygen of methyl 2,4,6-trimethylbenzoate, loss of methanol to the acylium ion, and capture of the acylium by water on workup.
• Acid hydrolysis of trimethyl orthoacetate to methyl acetateDraw hydrolysis of trimethyl orthoacetate: protonation, loss of methanol to a dialkoxycarbenium ion, water addition, a second methanol loss and deprotonation to methyl acetate.

Fischer esterification and transesterification

• Methoxide-catalysed transesterification of triacetin to methyl acetateDraw one methoxide-catalysed ester exchange of triacetin: methoxide addition, loss of the glycerol alkoxide and regeneration of methoxide from methanol.
• Fischer esterification with ¹⁸O-methanol gives labelled methyl acetateFollow the ¹⁸O of labelled methanol through Fischer esterification of acetic acid and show that the water lost contains an oxygen from the acid.
• Fischer esterification of benzoic acid to methyl benzoateDraw protonation, addition, deprotonation, protonation, elimination and deprotonation (PADPED) for benzoic acid and methanol with sulfuric acid.
• Acid-catalysed lactonization to δ-valerolactoneDraw the intramolecular Fischer esterification in which the hydroxyl of 5-hydroxypentanoic acid closes a six-membered lactone ring.
• Glycine methyl ester hydrochloride from glycine, SOCl2 and methanolDraw esterification of glycine in methanol with HCl from SOCl2: amine protonation, carbonyl protonation, methanol addition, proton relay and loss of water.

Evidencias de la ruptura de ésteres: marcaje isotópico y cinética

• N-Acetilimidazol a partir de acetato de 4-nitrofenilo e imidazolDibuja el imidazol actuando como catalizador nucleófilo sobre el acetato de 4-nitrofenilo: adición del N3 al carbonilo, pérdida de 4-nitrofenóxido y la transferencia de protón que da N-acetilimidazol neutro y 4-nitrofenol.
• Hidrólisis ácida del benzoato de metilo en H₂¹⁸ODibuja la hidrólisis ácida del benzoato de metilo en agua marcada con ¹⁸O y sigue la marca: protonación del carbonilo, adición del agua marcada, transferencias de protón y pérdida de metanol sin marcar.
• Acetato de terc-butilo en H₂¹⁸O: la marca termina en el terc-butanolDibuja la hidrólisis AAL1 del acetato de terc-butilo en agua con ¹⁸O: protonación del carbonilo, ionización al catión terc-butilo y ácido acético, captura por el agua marcada y desprotonación a terc-butanol-¹⁸O.

Transferencia de acilo biológica: esterasas y β-lactámicos

• La penicilina G acila la serina: apertura del anillo β-lactámicoDibuja cómo la penicilina G inactiva una transpeptidasa: ataque asistido por base del oxígeno de la serina sobre el carbonilo β-lactámico y luego apertura del anillo, en la que el nitrógeno de la lactama toma un protón, para dar el éster peniciloil–serina.
• Acetilcolinesterasa: acilación de la serina por acetilcolinaDibuja la mitad de acilación de la acetilcolinesterasa con serina y un modelo de histidina tipo imidazol: ataque de la serina sobre la acetilcolina asistido por catálisis básica general y luego colapso, en el que el oxígeno de la colina recupera el protón.

Saponificación de ésteres y lactonas

• Nombra el producto que realmente está presenteDistingue una mezcla de reacción básica de un tratamiento ácido posterior.
• Abre un éster cíclico sin perder carbonoRelaciona la hidrólisis de una lactona con un producto hidroxicarboxilato.

Hidrólisis de anhídridos y cloruros de ácido

• Cloruro de benzoílo y agua: productos de la hidrólisisPredice los productos de la hidrólisis de un cloruro de acilo solo con agua.
• Anhídrido propanoico y agua: productos de la hidrólisisPredice los productos y sus cantidades cuando se hidroliza un anhídrido carboxílico simétrico.

Hidrólisis de ésteres catalizada por ácido; marcaje

• Productos de la hidrólisis ácida del acetato de metiloPredice los productos de la hidrólisis de ésteres catalizada por ácido, incluido el estado de protonación del ácido formado.

Hidrólisis de amidas

• N-Metilacetamida calentada en HCl acuoso: productosPredice los productos, con sus estados de carga, de la hidrólisis de una amida secundaria en ácido acuoso caliente.
• N-Metilacetamida calentada en NaOH acuoso: productosPredice los productos, con sus estados de carga, de la hidrólisis de una amida secundaria en base acuosa caliente.
• Apertura del anillo de la 2-pirrolidona en HCl acuoso calientePredice el producto de apertura del anillo, con su estado de carga, al hidrolizar una lactama de cinco miembros en ácido acuoso fuerte.

Fischer esterification: conditions, equilibrium

• Fischer esterPredict the ester formed when propanoic acid is heated with methanol and catalytic acid.

Alternativas para la síntesis de ésteres

• Lactona formada a partir del ácido 5-hidroxipentanoico en ácidoPredice el tamaño de anillo y la estructura de la lactona que se forma por esterificación intramolecular de un hidroxiácido.

Saponification: product state, irreversibility

• Open a lactonePredict the product of saponifying a cyclic ester.
• NaOH on ethyl benzoatePredict the products of saponifying an ester, including the charge state of the acid.
• After acidificationPredict what the carboxylate from a saponification becomes on acidic work-up.

Grasas, jabones y detergentes; saponificación de triglicéridos

• Saponificación del triestearato de glicerilo: productosPredice los productos de saponificar una grasa (triglicérido) con exceso de hidróxido.

Transesterificación

• Transesterificación catalizada por ácido del benzoato de metilo en etanolPredice los productos cuando un éster intercambia su grupo alcoxilo con un gran exceso de otro alcohol.

Esterificación de Fischer y transesterificación

• Distingue la alcohólisis de la hidrólisisPredice la transesterificación cuando el medio aporta alcohol en lugar de agua.

Transesterificación

• Clasifica la formación de biodiésel a partir de trioleato de gliceriloClasifica la conversión de un triglicérido de aceite vegetal en ésteres metílicos y glicerol, e indica el papel del metóxido.

Hidrólisis de ésteres catalizada por ácido; marcaje

• Hidrólisis del benzoato de metilo: ¿HCl 1 M o NaOH 1 M?Compara la hidrólisis catalizada por ácido y la saponificación del benzoato de metilo según la fuerza del nucleófilo y la reversibilidad.

Hidrólisis de amidas

• Acetato de metilo frente a N-metilacetamida: ¿cuál se hidroliza más rápido?Ordena un éster y una amida según su velocidad de hidrólisis usando la donación por resonancia y la basicidad del grupo saliente.

Velocidades relativas de hidrólisis

• Trifluoroacetato de etilo frente a acetato de etilo: velocidad de hidrólisisExplica una diferencia de velocidad en la hidrólisis de ésteres a partir del efecto inductivo de un sustituyente en el carbono del acilo.
• Ordena cuatro ésteres metílicos por velocidad de saponificaciónOrdena ésteres metílicos por su velocidad de hidrólisis básica según el impedimento del carbono vecino al carbonilo.

Esterificación de Fischer y transesterificación

• Decide la dirección a partir de las actividadesCalcula el cociente de reacción para una esterificación reversible.

Fischer esterification: conditions, equilibrium

• Yield from KCalculate the equilibrium yield of a Fischer esterification from its equilibrium constant.

Saponification: product state, irreversibility

• Base needed for a diesterCount the equivalents of hydroxide consumed when a diester is fully saponified.

Grasas, jabones y detergentes; saponificación de triglicéridos

• Moles de NaOH para saponificar el tripalmitato de gliceriloCuenta los moles de hidróxido que consume un triglicérido cuando se saponifica por completo.

Esterificación de Fischer y transesterificación

• Corrige un mecanismo ácidoReconoce la protonación necesaria antes de la salida favorable del hidroxilo.

Fischer esterification: conditions, equilibrium

• tert-Butanol failsExplain why Fischer esterification fails with a tertiary alcohol and name a better route.

Saponificación de ésteres y lactonas

• Sigue la marca de un oxígeno del ésterUsa la ruptura acilo–oxígeno especificada para localizar un isótopo en un producto de hidrólisis.

Fischer esterification: conditions, equilibrium

• Which O leaves as water?Use the Fischer mechanism to track which oxygen ends up in the water by-product.

Hidrólisis de ésteres catalizada por ácido; marcaje

• Hidrólisis ácida de acetato de etilo con ¹⁸O en el etoxilo: ¿dónde queda la marca?Usa la ruptura acilo–oxígeno de la hidrólisis de ésteres catalizada por ácido para predecir dónde termina una marca de ¹⁸O en el alcoxilo.

Esterificación de Fischer y transesterificación

• Elige una palanca del equilibrioDistingue desplazar la composición de cambiar la concentración de un catalizador.

Alternativas para la síntesis de ésteres

• Éster metílico de un ácido benzoico con acetal usando diazometanoElige una esterificación suave para un ácido carboxílico que lleva un acetal sensible al ácido.

Fischer esterification: conditions, equilibrium

• Fischer conditionsChoose conditions that give a high yield of ester from a carboxylic acid and an alcohol.

Hidrólisis de amidas

• Hidrólisis parcial del benzonitrilo a benzamidaElige condiciones que hidraten un nitrilo a la amida sin continuar hasta el ácido carboxílico.

Saponificación de ésteres y lactonas

• Analiza el papel neto del hidróxidoExplica por qué la saponificación consume base en el balance neto.

Grasas, jabones y detergentes; saponificación de triglicéridos

• Por qué el estearato de sodio forma espuma insoluble en agua duraExplica la formación de residuos de jabón a partir de la baja solubilidad de los carboxilatos de ácidos grasos de calcio y magnesio.
• Cómo eliminan la grasa las micelas de estearato de sodioExplica la acción del jabón a partir de la estructura anfifílica de un carboxilato de ácido graso y de la formación de micelas.

Saponification: product state, irreversibility

• Why saponification is irreversibleExplain why ester hydrolysis in base goes to completion while acid hydrolysis is an equilibrium.