Química Orgánica 2 · Condensación de Claisen y adición conjugada
Barbital a partir de dietilmalonato de dietilo y urea
Condiciones: NaOEt, EtOH, Δ; then H3O⁺
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 9 pasos escritos
Desprotonar la urea
El etóxido arranca un protón N–H de la urea y genera una pequeña cantidad del anión ureído, mucho más nucleófilo. El dietilmalonato no tiene hidrógenos α, así que no puede formar un enolato y solo actúa como agente acilante.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno del etóxido forma un enlace con un hidrógeno N–H de la urea.
- El par del N–H se queda en el nitrógeno y da el anión ureído.
El nitrógeno del ureído se adiciona a un carbonilo de éster
El nitrógeno aniónico ataca el carbono carbonílico de uno de los ésteres del dietilmalonato de dietilo. Los electrones π del C=O se desplazan hacia el oxígeno y se forma un alcóxido tetraédrico.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el nuevo enlace N–C con el carbono carbonílico del éster.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno.
Colapso y expulsión del etóxido
El alcóxido vuelve a formar el enlace C=O y expulsa el etóxido. Se completa la primera sustitución de acilo y se forma una acilurea (una amida parecida a una imida).
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno vuelve a formar el enlace π C=O.
- Se rompe el enlace C–O con el grupo etoxi y sale el etóxido.
Desprotonar el NH2 terminal
El etóxido arranca un protón N–H del extremo NH2 libre de la acilurea. Este nitrógeno es ahora más ácido que en la urea, así que el anión se forma con más facilidad y queda listo para cerrar el anillo.
Las flechas curvas
- El par solitario del etóxido forma un enlace con un hidrógeno N–H del NH2 terminal.
- El par del N–H se queda en el nitrógeno y da un nitrógeno aniónico.
Ataque de cierre de anillo sobre el segundo éster
El nitrógeno aniónico ataca el carbono carbonílico del segundo éster de la misma molécula. El nuevo anillo tiene seis átomos, así que esta acilación intramolecular es rápida.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace N–C del anillo con el carbono carbonílico del segundo éster.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno.
Colapso y expulsión del segundo etóxido
El alcóxido vuelve a formar el enlace C=O y expulsa el etóxido. Así se obtiene el anillo de pirimidina-2,4,6-triona del barbital.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno vuelve a formar el enlace π C=O.
- Se rompe el enlace C–O y sale el etóxido.
Desprotonar el N–H ácido del barbital
Cada N–H del barbital está entre dos grupos carbonilo, como en una imida, y es ácido (pKa ≈ 8). El etóxido arranca uno y forma la sal de sodio; este paso favorable arrastra hasta el final las acilaciones reversibles.
Las flechas curvas
- El par solitario del etóxido toma el hidrógeno N–H flanqueado por dos carbonilos.
- El par del N–H se queda en el nitrógeno, deslocalizado sobre los dos carbonilos vecinos.
Tratamiento (workup) ácido
El hidronio, añadido al terminar la reacción, protona el anión barbiturato en el nitrógeno. Así se libera el barbital neutro.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma un enlace con un protón del hidronio.
- El par del O–H regresa al oxígeno y se libera agua.
Barbital
El producto es el barbital (ácido 5,5-dietilbarbitúrico), con tres moléculas de etanol y agua como subproductos. Los dos nitrógenos de la urea fueron acilados por los dos grupos éster, lo que cerró un anillo de seis miembros.
Qué vas a practicar
Dibuja la síntesis del barbital a partir de dietilmalonato de dietilo y urea: dos sustituciones nucleofílicas de acilo por los nitrógenos de la urea que cierran el anillo de seis miembros, la desprotonación del producto ácido y el tratamiento (workup) ácido.
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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