Química Orgánica 2 · Condensación de Claisen y adición conjugada
Anular una cetona con metil vinil cetona
Condiciones: Cyclopentanone and but-3-en-2-one (methyl vinyl ketone) with sodium ethoxide in ethanol, then heat. One ethanol/ethoxide molecule transfers protons throughout the reaction; Na⁺ is a spectator. Follow the path to the fused bicyclic enone 1,2,3,6,7,7a-hexahydro-5H-inden-5-one. Competing self-aldol reactions and polymerization of the enone are not modeled; the new stereocenter at the ring carbon that forms the first C–C bond is not assessed.
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
Formar el enolato de cetona
El C–H α de una cetona (pKa aproximadamente 19 a 20) es menos ácido que el etanol (pKa aproximadamente 16), así que en cada momento solo está presente una pequeña fracción del enolato. Este se repone a medida que reacciona.
Las flechas curvas
- Un par solitario del etóxido toma un protón α de la ciclopentanona.
- El par del C–H α permanece sobre el carbono, lo que da el enolato (dibujado como su contribuyente de carbono).
Adición de Michael a la enona
La conjugación hace que el carbono terminal de la metil vinil cetona sea electrófilo. El ataque en ese carbono (adición 1,4) mantiene al anión del producto estabilizado como enolato.
Las flechas curvas
- El par solitario del carbono del enolato se enlaza al carbono β de la enona.
- El par π del C=C de la enona forma un enlace π entre el carbono α y el carbono del carbonilo.
- El par π del carbonilo de la enona pasa a ser un par solitario sobre el oxígeno, lo que da un nuevo enolato.
Protonar el nuevo enolato sobre el carbono
El etanol (pKa aproximadamente 16) es un ácido más fuerte que el C–H α de una cetona (pKa aproximadamente 19 a 20), así que protonar este enolato es favorable. El producto es una 1,5-dicetona.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno con carga negativa reconstruye el enlace π del carbonilo.
- El par π del enolato enlaza el carbono α con el protón del etanol.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno, lo que regenera el etóxido.
Formar el enolato capaz de cerrar un anillo
Varios carbonos α pueden desprotonarse de forma reversible. Solo el enolato del carbono metílico de la cadena lateral puede alcanzar el carbono del carbonilo del anillo formando un anillo de seis miembros, que es el tamaño de anillo que se forma con mayor facilidad.
Nota: Elimina un hidrógeno del grupo metilo de la cetona de la cadena lateral. Sus hidrógenos son equivalentes.
Las flechas curvas
- El etóxido toma un protón del carbono metílico de la cetona de la cadena lateral.
- El par del C–H metílico permanece sobre el carbono.
Cierra el anillo de seis miembros
Una adición aldólica intramolecular. El nuevo anillo de seis miembros contiene los cuatro carbonos de la cadena lateral y los dos carbonos adyacentes del anillo original.
Las flechas curvas
- El par solitario del carbono del enolato de la cadena lateral se enlaza al carbono del carbonilo del anillo.
- El par π del carbonilo del anillo pasa a ser un par solitario sobre el oxígeno.
Protonar el alcóxido
Un alcóxido y el etóxido son bases de fuerza similar (sus alcoholes tienen valores de pKa de aproximadamente 16 a 18), así que el intercambio de protones con el etanol es rápido. El producto es una β-hidroxicetona.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno del alcóxido toma un protón del etanol.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno del etanol, lo que regenera el etóxido.
Desprotonar entre la cetona y el alcohol
Con calor, el producto aldólico pierde agua por la ruta E1cB, que parte de un enolato.
Las flechas curvas
- El etóxido toma un protón del carbono α situado entre la cetona y el nuevo carbono C–OH.
- El par del C–H α permanece sobre el carbono como enolato.
Expulsar el hidróxido
El hidróxido es normalmente un grupo saliente pobre, pero aquí sale de un anión contiguo a un carbonilo, y el nuevo enlace C=C queda conjugado con la cetona. El calor impulsa este paso.
Las flechas curvas
- El par solitario del carbono del enolato forma un enlace π con el carbono vecino que lleva el OH.
- El par del C–O se va con el oxígeno en forma de hidróxido.
Ciclohexenona fusionada
Un nuevo anillo de seis miembros queda fusionado al anillo de cinco miembros original. Su nuevo doble enlace C=C está conjugado con la cetona: 1,2,3,6,7,7a-hexahidro-5H-inden-5-ona. Los cuatro carbonos de la metil vinil cetona terminaron en el nuevo anillo. El oxígeno de la ciclopentanona se fue como hidróxido, y el etóxido terminó como etanol.
Qué vas a practicar
Lleva un enolato de cetona a través de una adición de Michael, una adición aldólica intramolecular y una deshidratación por E1cB hasta una ciclohexenona fusionada (una anulación de Robinson).
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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