Química Orgánica 2 · Rutas de síntesis: reactivos, grupos protectores y planificación en varios pasos
Hidratación catalizada por ácido del pentanenitrilo a pentanamida
Condiciones: Pentanenitrile (from 1-bromobutane and NaCN in DMSO), concentrated aqueous HCl (about 37%), about 40 °C, short reaction time; then diluted with ice water
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 7 pasos escritos
El hidronio protona el nitrógeno del nitrilo
El par solitario del nitrógeno sp toma un protón del hidronio y se forma un ion nitrilio cuyo carbono es fuertemente electrófilo.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma el protón.
- El par del O–H permanece en el oxígeno, que se va como agua.
¿Por qué protonar primero?
El carbono de un nitrilo neutro es solo débilmente electrófilo y el agua es un nucleófilo débil.
El agua se adiciona al carbono del ion nitrilio
Un par solitario del agua forma un enlace C–O con el carbono del nitrilo y un par π del enlace C≡N⁺ pasa al nitrógeno, que queda neutro.
Las flechas curvas
- El par solitario del agua forma el nuevo enlace C–O.
- Un par π pasa al nitrógeno.
El agua elimina un protón: el ácido imídico
El agua toma un protón del oxígeno del oxonio y se forma el ácido imídico neutro, R–C(OH)=NH, junto con hidronio.
Las flechas curvas
- El par solitario del agua toma el protón.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno.
El hidronio protona el nitrógeno de la imina
El ácido imídico tautomeriza a la amida. Primero el nitrógeno del C=N toma un protón del hidronio; el catión se estabiliza por el par solitario del oxígeno del OH.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma el protón.
- El par del O–H permanece en el oxígeno, que se va como agua.
El agua elimina el protón del O–H: la amida
El agua elimina el protón del oxígeno hidroxílico. Ese par del O–H forma el enlace π del C=O y el par π del C=N pasa al nitrógeno, lo que da la amida.
Las flechas curvas
- El par solitario del agua toma el protón del O–H.
- El par del O–H forma el enlace π del C=O.
- El par π del C=N pasa al nitrógeno como par solitario.
Pentanamida
El agua se ha adicionado al enlace C≡N y se obtiene pentanamida, regenerándose el hidronio. En estas condiciones suaves (unos 40 °C, tiempo de reacción corto) la amida sobrevive y se aísla tras diluir con agua con hielo; calentar a reflujo en medio ácido acuoso la hidrolizaría más hasta ácido pentanoico e ion amonio. Junto con la SN2 del cianuro sobre el 1-bromobutano, esto convierte un haluro de cuatro carbonos en una amida de cinco carbonos (o, con calentamiento prolongado, en un ácido carboxílico de cinco carbonos).
Qué vas a practicar
Dibuja cómo el ácido acuoso adiciona agua al enlace C≡N del pentanenitrilo, pasando por el ion nitrilio y el ácido imídico, para dar pentanamida, y reconoce que las condiciones suaves se detienen en la amida mientras que el calentamiento prolongado en medio ácido acuoso continúa hasta el ácido pentanoico.
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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