Síntesis de indol de Fischer: mueve tú mismo los electrones
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Arrastra desde los electrones que se mueven (un par solitario o un enlace) hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Abrir la demo en pantalla completa
Acabas de mover cada flecha de síntesis de indol de Fischer.
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Química Orgánica 2 · Demo interactiva gratis
La acetofenona y la fenilhidracina dan 2-fenilindol con un ácido de Brønsted y calor. La hidrazona se convierte en una ene-hidrazina, se reordena a través de seis átomos y luego cierra el anillo de cinco miembros. Sigue a los dos nitrógenos: el nitrógeno unido al arilo permanece en el indol, mientras que el nitrógeno terminal sale como NH₃ y se captura como NH₄⁺.
Dibuja las 40 flechas en las 16 escenas de reacción de arriba, con tres preguntas en el camino. Cada flecha se verifica a medida que la dibujas, y Pista revela el siguiente movimiento poco a poco.
Convierte tus propios apuntes en ejercicios como este
Con el plan de estudiante de Arrow Lab puedes tomar una foto de una reacción de tus apuntes de clase o de tu libro de texto. Arrow Lab lee los materiales de partida y los reactivos, tú verificas esa lectura y la app arma el mecanismo como un ejercicio como el de arriba: dibujas cada flecha, recibes pistas cuando te trabas y ves de inmediato si cada movimiento es correcto.
Scan Standard, Scan Lite y Scan incluyen créditos de escaneo cada mes, hasta 20 por día. Un crédito es una unidad de trabajo, no un problema: un Scan típico usa alrededor de 1 crédito, trabajar al revés desde un producto unos 2, y un mecanismo largo o complicado 2–4.
El mecanismo de la síntesis de indol de Fischer, paso a paso
El reordenamiento [3,3]-sigmatrópico clave rompe el enlace N–N y forma un enlace C–C; en este ejercicio se usa la ene-hidrazina protonada en el nitrógeno unido al arilo. La acetofenona tiene un solo carbono α enolizable: su carbono metílico pasa a ser el C3 del indol, mientras que su carbono carbonílico pasa a ser el C2 y conserva el grupo fenilo. El trabajo de marcaje con ¹⁵N de Allen y Wilson (1943) estableció que el nitrógeno unido al arilo se retiene y que el nitrógeno terminal se elimina como amoníaco. La pérdida de un protón en C3, y no la eliminación del N–H del anillo, es lo que hace aromático al anillo de cinco miembros.
Los 20 pasos de la demo, con las palabras del propio ejercicio. Intenta dibujar cada uno arriba antes de leerlo.
Elegir el nitrógeno atacante
Sigue ambos nitrógenos a lo largo de todo el mecanismo: el nitrógeno que primero se une al carbono del carbonilo no es el nitrógeno que se retiene en el anillo del indol.
Activar la acetofenona con ácido
El ácido de Brønsted aumenta la electrofilia del carbonilo. Este encuentro reactivo seleccionado utiliza fenilhidracina no protonada, no la distribución completa de especies ácido-base en disolución.
Adicionar el nitrógeno terminal
El aducto carbinolamina tiene un OH neutro y un nitrógeno terminal con cuatro enlaces y carga positiva. El enlace N–N permanece intacto.
Neutralizar el nitrógeno de la carbinolamina
Una transferencia de protón mediada por el disolvente da la carbinolamina neutra y regenera un ion hidronio. Cada hidrógeno transferido conserva su identidad atómica.
Protonar el hidroxilo y liberar agua
La protonación del hidroxilo y la salida del agua comparten una escena de contabilidad, como dos eventos sucesivos catalizados por ácido y no como la afirmación de un único paso elemental. El oxígeno original de la cetona queda ahora en el balance del agua.
Revelar la hidrazona neutra
La fenilhidrazona de la acetofenona es Ph–C(CH₃)=N–NH–Ph. La condensación eliminó una molécula de agua; el catalizador ácido sigue disponible para la tautomerización.
¿Qué carbono se convierte en la posición 3 del indol?
El carbono carbonílico original se convierte en la posición 2 del indol y conserva su sustituyente fenilo; el carbono del metilo se convierte en la posición 3. Las dos posiciones orto del anillo de fenilhidracina no sustituido son equivalentes.
Protonar el nitrógeno de la hidrazona
Protonar la hidrazona la activa para la tautomerización catalizada por ácido. La siguiente desprotonación del carbono da una eno-hidracina, no un carbanión libre.
Formar la eno-hidracina
La eno-hidracina tiene la conectividad Ph–NH–NH–C(Ph)=CH₂. Un hidrógeno del carbono α permanece implícito y otro se dibuja de forma explícita para la aromatización final.
Activar el nitrógeno unido al arilo
Esta rama pedagógica utiliza la eno-hidracina protonada en el nitrógeno unido al arilo. El arreglo de reordenamiento de seis átomos es carbono orto–carbono ipso–nitrógeno unido al arilo–nitrógeno terminal–carbono derivado del carbonilo–carbono α; el dibujo coloca esos átomos alrededor de un bucle abierto de seis miembros.
Reordenar a través de seis átomos
El reordenamiento sigmatrópico [3,3] promovido por ácido rompe el enlace N–N y forma el C–C en una sola reorganización de seis electrones. El anillo se desaromatiza temporalmente: el carbono orto aún conserva su hidrógeno, y el nitrógeno unido al arilo es ahora el miembro catiónico de una diimina.
Restaurar el anillo de benceno
La pérdida del protón orto restaura el anillo de benceno. El nitrógeno unido al arilo es ahora un nitrógeno de anilina con dos hidrógenos y un par solitario; el nitrógeno terminal original es el nitrógeno imínico de la cadena lateral. Su enlace N–N no se vuelve a formar.
Activar la imina para el cierre del anillo
La protonación hace que el carbono de la imina sea más electrófilo. El nitrógeno de anilina vecino puede atacar intramolecularmente para cerrar un anillo de cinco miembros.
Cerrar el anillo de cinco miembros
El nuevo enlace desde el nitrógeno unido al arilo hasta el carbono carbonílico original completa el anillo fusionado de cinco miembros. Esta aminal cíclica es una 2-amino-2-fenilindolina protonada: el nitrógeno del anillo es amonio y el nitrógeno terminal original es un grupo NH₂ exocíclico neutro.
Transmitir un protón al nitrógeno que se va
Un relevo de protones mediado por agua neutraliza el nitrógeno del anillo y convierte el grupo NH₂ exocíclico en un grupo saliente NH₃⁺. Las dos transferencias de disolvente se agrupan por contabilidad, sin afirmar que sean un único evento elemental.
¿Qué nitrógeno se va como amoníaco?
El trabajo de marcaje con ¹⁵N de Allen y Wilson en 1943 estableció esta procedencia del nitrógeno: el nitrógeno unido al arilo se retiene en el indol, mientras que el nitrógeno terminal se elimina como amoníaco.
Expulsar el amoníaco
Se va el amoníaco, no el NH₂⁻. El producto cíclico inmediato es un ion indoleninio; el carbono derivado del grupo metilo todavía tiene dos hidrógenos, por lo que el anillo de cinco miembros aún no es aromático.
Aromatizar el anillo de cinco miembros
La desprotonación en el carbono que se convierte en la posición 3 del indol da 2-fenilindol aromático y regenera el hidronio. El enlace N–H del anillo permanece intacto; eliminar ese protón no es el paso de aromatización.
Capturar el amoníaco en medio ácido
En disolución ácida el amoníaco queda atrapado como NH₄⁺. El ácido cataliza las transformaciones del esqueleto, pero un equivalente de ácido se consume en la formación de amonio; su contraión no se dibuja.
2-Fenilindol: rastrear los dos nitrógenos
El producto es el 2-fenilindol. La fenilhidracina aporta el anillo de benceno fusionado y el nitrógeno del N–H del indol. La acetofenona aporta la posición 2 (su carbono carbonílico original, que aún lleva el fenilo) y la posición 3 (su carbono metílico original, ahora CH). El oxígeno de la cetona se fue con el agua. El nitrógeno terminal de la fenilhidracina se perdió como NH₃ y se muestra capturado por el ácido como NH₄⁺. Todos los hidrógenos explícitos quedan contabilizados en el producto y en el balance del disolvente; el N–H pirrólico del indol se retiene.
Cómo se dibuja el mecanismo
Acetophenone + phenylhydrazine, Brønsted acid (HA; for example acetic acid with catalytic H₂SO₄), heat. H₃O⁺/water explicitly represents the acid/solvent proton shuttle; the counterion and bulk solvent are omitted. The selected reactive branch uses ene-hydrazine protonated at the aryl-bound nitrogen for the [3,3] rearrangement, not every protonation equilibrium. Hydroxyl protonation/water loss and the aminal solvent relay group successive events, not elementary kinetics. Acetophenone has only one enolizable α carbon; the two arene ortho sites are equivalent. Ph abbreviates only the unchanged acetophenone phenyl group. Hydrazone E/Z equilibration, transient aminal stereochemistry and competing reactions are not assessed. Ammonia is trapped as NH₄⁺, consuming one acid equivalent overall. The linked heavy-atom 3D panel uses seven milestone shapes and displays the nearest prior milestone, not every intermediate.