Química Orgánica 2 · Condensación de Claisen y adición conjugada
Anulación de Robinson vía enamina de Stork de la ciclohexanona
Condiciones: pyrrolidine, TsOH (cat.); then MVK; then H3O⁺, 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 20 pasos escritos
La pirrolidina se adiciona a la ciclohexanona
Con TsOH catalítico presente como tosilato de pirrolidinio, el nitrógeno de la pirrolidina ataca el carbono carbonílico de la ciclohexanona. Esto da un aducto tetraédrico zwitteriónico.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno de la pirrolidina forma el enlace C–N.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno.
Protona el alcóxido
El ion pirrolidinio, el ácido formado a partir del TsOH, protona el oxígeno del alcóxido.
Las flechas curvas
- El par solitario del alcóxido toma el protón N–H del pirrolidinio.
- El par N–H regresa al nitrógeno.
Desprotona el nitrógeno
La pirrolidina libre arranca el protón N–H del aducto y da la carbinolamina neutra.
Las flechas curvas
- El par solitario de la pirrolidina toma el protón N–H.
- El par N–H regresa al nitrógeno.
Pierde agua para formar el ion iminio
El pirrolidinio protona el OH de la carbinolamina mientras el par solitario del nitrógeno expulsa agua. En este paso catalizado por ácido sale agua, no hidróxido.
Las flechas curvas
- El oxígeno del hidroxilo toma el protón del pirrolidinio.
- El par N–H regresa al nitrógeno.
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N.
- El enlace C–O se rompe y sale agua.
Forma la enamina
La pirrolidina arranca un hidrógeno α del ion iminio. El par C–H forma el enlace C=C y el par π del C=N regresa al nitrógeno, lo que da la enamina nucleófila.
Las flechas curvas
- El par solitario de la pirrolidina toma el hidrógeno α.
- El par C–H forma el enlace π C=C de la enamina.
- El par π del C=N se mueve hacia el nitrógeno.
La enamina se adiciona a la metil vinil cetona
Empujado por el par solitario del nitrógeno, el carbono α de la enamina ataca el CH2 terminal de la metil vinil cetona. La enamina neutra es un nucleófilo suave, así que da una monoalquilación limpia sin la polimerización que provocaría una base fuerte.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N.
- El par π del C=C de la enamina forma el enlace C–C con el carbono β de la enona.
- El par π del C=C de la enona pasa a su carbono α como enolato.
Protona el enolato
El pirrolidinio protona el carbono del enolato de la cadena lateral y deja el ion iminio en el anillo.
Las flechas curvas
- El carbono del enolato toma el protón N–H.
- El par N–H regresa al nitrógeno.
El ácido protona la pirrolidina; el agua se adiciona al iminio
Al añadir ácido acuoso, la pirrolidina libre que quedó de la etapa de la enamina se convierte en pirrolidinio, así que a partir de aquí el hidronio y el agua son el único ácido y la única base. El agua ataca el carbono del iminio para iniciar la hidrólisis, y el par π del C=N regresa al nitrógeno.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno de la pirrolidina toma un protón del hidronio.
- El par O–H regresa al oxígeno como agua.
- Un par solitario del agua forma el enlace C–O con el carbono del iminio.
- El par π del C=N se mueve hacia el nitrógeno.
Traslada un protón del oxígeno al nitrógeno
El hidronio protona el nitrógeno de la amina mientras su agua toma un protón del oxígeno adicionado, a modo de relevo con el disolvente. Ahora el nitrógeno soporta la carga y puede salir como pirrolidina.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma un protón del hidronio.
- El par O–H regresa al oxígeno del hidronio.
- Ese oxígeno del agua toma un protón del ion oxonio.
- El par O–H se queda en el oxígeno adicionado.
Expulsa la pirrolidina
El par solitario del oxígeno del hidroxilo forma un enlace C=O⁺ y expulsa pirrolidina neutra, que a continuación protona el ácido acuoso.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno forma el enlace π C=O.
- El enlace C–N se rompe y la pirrolidina sale con el par.
Obtén la 1,5-dicetona
El hidronio protona la pirrolidina liberada, de modo que en ácido acuoso queda como pirrolidinio y no puede actuar como base. El agua arranca el protón de la cetona protonada del anillo y da la 2-(3-oxobutil)ciclohexan-1-ona, el producto de Michael.
Las flechas curvas
- El par solitario de la pirrolidina toma un protón del hidronio y da pirrolidinio.
- El par O–H regresa al oxígeno del hidronio como agua.
- Un par solitario del agua toma el protón O–H de la cetona protonada.
- El par O–H se queda en el oxígeno del anillo.
Protona la cetona de la cadena lateral
El hidronio protona la metil cetona de la cadena lateral, el primer paso de la enolización catalizada por ácido hacia el grupo metilo.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno cetónico toma un protón del hidronio.
- El par O–H regresa al oxígeno como agua.
Forma el enol del lado del metilo
El agua arranca un hidrógeno del metilo terminal de la cetona protonada de la cadena lateral; el pirrolidinio no tiene par solitario, así que en esta disolución ácida la base es el agua. Solo este enol alcanza el carbonilo del anillo para cerrar un anillo de seis miembros.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua toma un hidrógeno del metilo.
- El par C–H forma el enlace π C=C del enol.
- El par π del C=O se mueve hacia el oxígeno protonado.
Protona la cetona del anillo
El hidronio protona el carbonilo del anillo y lo vuelve un electrófilo lo bastante fuerte para el enol neutro.
Las flechas curvas
- El oxígeno del carbonilo del anillo toma un protón del hidronio.
- El par O–H regresa al oxígeno como agua.
Cierre de anillo por aldol intramolecular
El CH2 del enol ataca el carbono carbonílico protonado del anillo, empujado por el par solitario del oxígeno del enol. Así se cierra el nuevo anillo de seis miembros y queda un alcohol terciario en la fusión de los anillos.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno del enol forma el enlace π C=O⁺.
- El par π del C=C del enol forma el enlace C–C que cierra el anillo.
- El par π del C=O pasa al oxígeno del anillo, que ahora es un hidroxilo.
Enoliza hacia el alcohol
El agua arranca un hidrógeno del CH2 situado entre la cetona protonada y el carbono carbinólico. El enol resultante prepara la pérdida de agua desde el carbono vecino.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua toma el hidrógeno α.
- El par C–H forma el enlace π C=C del enol.
- El par π del C=O se mueve hacia el oxígeno protonado.
Protona el OH terciario
El hidronio protona el hidroxilo del carbono de fusión de los anillos para que pueda salir como agua.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno del hidroxilo toma un protón del hidronio.
- El par O–H regresa al oxígeno como agua.
El enol expulsa agua
El par solitario del oxígeno del enol empuja a través del enlace C=C y expulsa agua del carbono de fusión de los anillos. El nuevo enlace C=C está conjugado con la cetona protonada, lo que impulsa la deshidratación con calor.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno del enol forma el enlace π C=O⁺.
- El par π del C=C del enol se desplaza para formar el enlace C=C con el carbono de fusión de los anillos.
- El enlace C–O se rompe y sale agua.
Desprotona la enona
El agua arranca el protón del oxígeno carbonílico, lo que da la enona conjugada neutra y regenera el hidronio.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua toma el protón O–H.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno.
4,4a,5,6,7,8-Hexahidronaftalen-2(3H)-ona
El producto es la 4,4a,5,6,7,8-hexahidronaftalen-2(3H)-ona, racémica en el CH de la fusión de los anillos. La enamina entregó la ciclohexanona a la metil vinil cetona, y la etapa ácida hidrolizó el iminio, cerró el anillo aldólico y lo deshidrató hasta la enona conjugada.
Qué vas a practicar
Dibuja la anulación de Robinson vía enamina de Stork: formación de la enamina de pirrolidina a partir de ciclohexanona, adición de Michael a la metil vinil cetona, hidrólisis del iminio, aldol intramolecular catalizado por ácido y deshidratación hasta la enona bicíclica.
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