Química Orgánica 2 · Hidrólisis y esterificación
Saponificación de β-propiolactona a 3-hidroxipropanoato
Condiciones: NaOH, H2O
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 5 pasos escritos
El hidróxido se adiciona al carbonilo de la lactona
El hidróxido ataca el carbono carbonílico de la β-propiolactona. El anillo de cuatro miembros mantiene sus ángulos de enlace cerca de 90°, así que aliviar esa tensión hace que esta adición sea inusualmente rápida para un éster. El hidróxido, duro, se adiciona al carbonilo; solo los nucleófilos blandos, como los tiolatos, atacan en cambio el CH2 del anillo.
Las flechas curvas
- Un par solitario del hidróxido forma un nuevo enlace C–O con el carbono carbonílico, el sitio acilo electrófilo.
- Los electrones π del C=O se desplazan al oxígeno carbonílico y se forma un alcóxido tetraédrico.
El anillo se abre por ruptura acilo–oxígeno
El par solitario del óxido vuelve a formar el enlace C=O y se rompe el enlace del anillo entre el carbono del acilo y el oxígeno del anillo, lo que libera la tensión. El oxígeno del anillo queda en la cadena como alcóxido, así que la molécula se abre sin fragmentarse.
Las flechas curvas
- El par solitario del O⁻ baja de nuevo para reconstruir el enlace π del carbonilo.
- El enlace C–O del acilo en el anillo se rompe hacia el oxígeno del anillo y abre el anillo de cuatro miembros.
El agua protona el alcóxido
El alcóxido primario es casi tan básico como el hidróxido, así que toma un protón del agua del disolvente. Así se forma el grupo 3-hidroxi y el hidróxido regresa a la disolución.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno del alcóxido arranca un protón a una molécula de agua.
- El par del enlace O–H permanece sobre ese oxígeno del agua, que se convierte en hidróxido.
El hidróxido desprotona el ácido carboxílico
El ácido carboxílico (pKa ≈ 4.5) se encuentra con hidróxido (pKa del agua ≈ 15.7), así que esta transferencia de protón es muy favorable. La formación del carboxilato estabilizado por resonancia es lo que hace irreversible la saponificación.
Las flechas curvas
- El hidróxido usa un par solitario para retirar el protón ácido del carboxilo.
- Los electrones del enlace O–H permanecen sobre el oxígeno y se forma el anión carboxilato.
3-Hidroxipropanoato
Se forma 3-hidroxipropanoato de sodio (Na⁺ omitido) sin pérdida de carbono: los tres carbonos del anillo terminan en la cadena abierta. Acidificar en un tratamiento posterior daría ácido 3-hidroxipropanoico.
Qué vas a practicar
Dibuja 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.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
Cada uno de los 5349 problemas de Orgánica 1 y 2 funciona así: comentarios en cada flecha, pistas cuando te atascas y un modo examen sin pistas. Gratis con una cuenta, sin tarjeta.
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