Química Orgánica 2 · Adición y condensación aldólica
anti-2-[Hidroxi(4-nitrofenil)metil]ciclohexanona (prolina)
Condiciones: L-proline (cat.), DMSO, rt
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 12 pasos escritos
La prolina se adiciona a la ciclohexanona
La L-prolina es una amina secundaria, así que su nitrógeno se adiciona al carbonilo de la ciclohexanona como cualquier amina que forma una enamina. La propia prolina aporta, mediante su ácido carboxílico, el ácido para cada transferencia de protón; no se añade ningún otro ácido ni base.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno de la prolina ataca el carbono carbonílico de la cetona.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno.
Transferencia de protón al alcóxido
El ácido carboxílico de la prolina protona el oxígeno alcóxido del aducto zwitteriónico. Así se obtiene el OH neutro de la carbinolamina y la prolina queda como carboxilato.
Las flechas curvas
- El par solitario del alcóxido toma el protón del ácido carboxílico.
- El par O–H se queda en el oxígeno del carboxilato.
El carboxilato toma el protón N–H
El carboxilato arranca el protón del nitrógeno con carga positiva. El nitrógeno neutro de la carbinolamina tiene ahora el par solitario que necesita para expulsar el agua.
Las flechas curvas
- El par solitario del carboxilato toma el protón N–H.
- El par N–H vuelve al nitrógeno como par solitario.
La pérdida de agua da el ion iminio
El ácido carboxílico protona el OH de la carbinolamina mientras el par solitario del nitrógeno lo expulsa, de modo que sale como agua y no como hidróxido. El resultado es el ion iminio, que se mantiene como zwitterión junto con el carboxilato.
Las flechas curvas
- El par solitario del OH toma el protón del ácido carboxílico.
- El par O–H se queda en el oxígeno del carboxilato.
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N.
- El par C–O sale con el oxígeno como agua.
El carboxilato forma la enamina
El ion iminio vuelve ácidos los hidrógenos del CH2 vecino del anillo, y el carboxilato arranca uno. El doble enlace de la enamina queda dentro del anillo, y el anillo de pirrolidina orienta su ácido carboxílico hacia el carbono de la enamina que va a reaccionar (la enamina anti).
Las flechas curvas
- El par solitario del carboxilato toma el hidrógeno α, ahora ácido, contiguo al carbono del iminio.
- El par C–H forma el enlace C=C de la enamina.
- El par π del C=N vuelve al nitrógeno.
La enamina ataca al aldehído (estado de transición de Houk–List)
El carbono de la enamina ataca al 4-nitrobenzaldehído mientras el ácido carboxílico forma un puente de hidrógeno con el oxígeno del aldehído y lo protona a medida que se forma el enlace C–C. En esta disposición de tipo silla, el grupo arilo queda pseudoecuatorial, así que los dos nuevos estereocentros se forman anti entre sí, (2S,1'R).
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno empuja hacia el carbono y forma el enlace π C=N.
- El par π de la enamina ataca el carbono del aldehído por la cara que queda junto al ácido carboxílico.
- El par π del C=O del aldehído se desplaza hacia el oxígeno.
- El oxígeno del alcóxido en formación toma el protón del ácido carboxílico que tiene al lado.
- El par O–H se queda en el oxígeno del carboxilato.
El agua se adiciona al ion iminio
La hidrólisis libera el producto y el catalizador. El agua, la misma que se formó en la condensación, se adiciona al carbono del iminio y el par π del C=N se desplaza hacia el nitrógeno.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua ataca el carbono del iminio.
- El par π del C=N se desplaza hacia el nitrógeno.
El carboxilato desprotona el agua adicionada
El carboxilato arranca un protón del oxígeno del oxonio. Así se obtiene un hemiaminal neutro y se recupera el ácido carboxílico.
Las flechas curvas
- El par solitario del carboxilato toma un protón O–H.
- El par O–H se queda en el oxígeno.
El ácido protona el nitrógeno
El ácido carboxílico protona el nitrógeno del hemiaminal. Así la prolina se convierte en un buen grupo saliente neutro cuando se rompe el enlace C–N.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma el protón del ácido carboxílico.
- El par O–H se queda en el oxígeno del carboxilato.
Se rompe el enlace C–N
El par solitario del hidroxilo forma un enlace π C=O y expulsa el nitrógeno protonado de la prolina. La cetona se libera en su forma protonada y la prolina se regenera como carboxilato.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno forma el enlace π C=O.
- El par C–N sale sobre el nitrógeno y libera la prolina.
Transferencia de protón final
El carboxilato arranca el protón de la cetona protonada. Así se obtienen el aldol neutro y la prolina neutra, lista para el siguiente ciclo catalítico.
Las flechas curvas
- El par solitario del carboxilato toma el protón O–H de la cetona protonada.
- El par O–H se queda en el oxígeno como el C=O de la cetona.
anti-2-[Hidroxi(4-nitrofenil)metil]ciclohexan-1-ona
El aldol anti (2S)-2-[(R)-hidroxi(4-nitrofenil)metil]ciclohexan-1-ona se forma como diastereómero mayoritario con alto ee, y la L-prolina se regenera. El catalizador fija ambos estereocentros en el único paso de formación del enlace C–C.
Qué vas a practicar
Dibuja el aldol catalizado por L-prolina entre ciclohexanona y 4-nitrobenzaldehído: formación del iminio y de la enamina, la formación del enlace C–C según Houk–List que fija la relación anti, e hidrólisis del iminio hasta el aldol anti.
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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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