Química Orgánica 2 · Adición y condensación aldólica
2-(Piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona por Mannich
Condiciones: HCHO, piperidine, HCl (cat.), EtOH, Δ
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 8 pasos escritos
La piperidina se adiciona al formaldehído
La piperidina, un buen nucleófilo, se adiciona al carbonilo muy reactivo del formaldehído. El HCl catalítico ha convertido parte de la piperidina en cloruro de piperidinio, y el piperidinio es el ácido de las transferencias de protón que siguen.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno ataca el carbono del formaldehído.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno.
Transferencia de protón al oxígeno
El piperidinio protona el oxígeno alcóxido del zwitterión. Así el oxígeno pasa a ser un OH y se libera una piperidina.
Las flechas curvas
- El par solitario del alcóxido toma el protón N–H del piperidinio.
- El par N–H se queda en el nitrógeno.
Desprotonación del nitrógeno
La piperidina arranca el protón N–H del nitrógeno de amonio, lo que da la carbinolamina neutra (hemiaminal) del formaldehído.
Las flechas curvas
- El par solitario de la piperidina toma el protón N–H.
- El par N–H se queda en el nitrógeno de la carbinolamina.
Protonación del hidroxilo
El piperidinio protona el OH de la carbinolamina para que pueda salir como agua. El hidróxido sería un grupo saliente muy malo en este medio ácido.
Las flechas curvas
- El par solitario del hidroxilo toma el protón N–H del piperidinio.
- El par N–H se queda en el nitrógeno.
Sale el agua: el ion iminio
El par solitario del nitrógeno expulsa el agua y forma el enlace C=N+. El ion N-metilidenpiperidinio es el electrófilo de la reacción de Mannich, más reactivo frente a un enol que la propia cetona.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N.
- El par C–O sale sobre el oxígeno como agua.
La piperidina forma el enolato
La piperidina, la base más fuerte presente, arranca un hidrógeno α de la ciclopentanona y genera una pequeña cantidad de su enolato. El piperidinio es un ácido demasiado débil para protonar la cetona, así que en este medio amortiguado por la amina la enolización transcurre a través del enolato.
Las flechas curvas
- El par solitario de la piperidina toma el hidrógeno α, que el grupo C=O ha vuelto ácido.
- El par C–H forma el enlace C=C del enolato.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno, que lleva la carga negativa.
El enolato ataca el ion iminio
El par solitario del oxígeno del enolato empuja los electrones del C=C hacia el carbono del iminio, forma el nuevo enlace C–C en el carbono α y regenera la cetona. El nitrógeno recupera el par π del C=N y se convierte en una amina terciaria neutra.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno del enolato vuelve a formar el enlace C=O.
- El par π del C=C ataca el carbono del iminio y forma el enlace C–C.
- El par π del C=N se desplaza hacia el nitrógeno y deja una amina neutra.
2-(Piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona
Se forma la 2-(piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona, la base de Mannich libre, junto con agua y como racemato. A menudo se aísla como clorhidrato tras añadir HCl.
Qué vas a practicar
Dibuja la reacción de Mannich de ciclopentanona, formaldehído y piperidina con HCl catalítico: formación del ion iminio, formación del enolato por la piperidina y formación del enlace C–C hasta la 2-(piperidin-1-ilmetil)ciclopentan-1-ona.
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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