Química Orgánica 2 · Síntesis y transformación de aminas
Ácido antranílico por reordenamiento de Hofmann de la ftalimida
Condiciones: NaOCl, NaOH; then H3O⁺ (to pH 4)
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 15 pasos escritos
El hidróxido se adiciona a un carbonilo de la imida
El hidróxido ataca uno de los dos carbonos carbonílicos equivalentes de la imida y el par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno, formando un intermediario tetraédrico.
Las flechas curvas
- El hidróxido forma el enlace C–O con el carbono carbonílico.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno.
El anillo de la imida se abre
El alcóxido vuelve a formar el enlace C=O y expulsa el nitrógeno de la imida, que sale como un anión amiduro estabilizado por el otro grupo carbonilo. El anillo de cinco miembros se abre.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno vuelve a formar el enlace π C=O.
- El par C–N sale con el nitrógeno.
El anión amiduro toma el protón del ácido
El anión amiduro toma el protón del nuevo ácido carboxílico y se forma el ftalamato: una amida primaria y un carboxilato en el mismo anillo.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma el protón del ácido carboxílico.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como carboxilato.
El hidróxido extrae un protón N–H de la amida
Ahora comienza la secuencia de Hofmann sobre la amida primaria. El hidróxido extrae un protón N–H y se forma un anión amiduro deslocalizado sobre el oxígeno.
Las flechas curvas
- El hidróxido toma el protón N–H.
- El par del N–H permanece en el nitrógeno.
El nitrógeno ataca al cloro
En agua, el hipoclorito está en equilibrio con el ácido hipocloroso, HOCl (se supone que es la especie cloradora). El nitrógeno de la amida ataca su cloro y sale hidróxido, lo que da la N-cloroamida.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace N–Cl.
- El par Cl–O sale con el oxígeno como hidróxido.
El hidróxido extrae el segundo protón N–H
El N–H de la N-cloroamida es más ácido que el N–H de la amida, y el hidróxido lo extrae.
Las flechas curvas
- El hidróxido toma el protón N–H.
- El par del N–H permanece en el nitrógeno.
El grupo arilo migra mientras sale el cloruro
El anillo de arilo se desplaza del carbono carbonílico al nitrógeno con su par enlazante mientras sale el cloruro, y el par solitario del nitrógeno forma el enlace C=N de un isocianato de arilo. Este es el paso del reordenamiento de Hofmann.
Las flechas curvas
- El par C–C lleva el anillo de arilo al nitrógeno.
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N.
- El par N–Cl sale como cloruro.
El hidróxido se adiciona al isocianato
El hidróxido ataca el carbono central del isocianato y el par π del C=N se desplaza hacia el nitrógeno.
Las flechas curvas
- El hidróxido forma el enlace C–O con el carbono del isocianato.
- El par π del C=N se desplaza hacia el nitrógeno.
El nitrógeno toma un protón del agua
El anión de nitrógeno toma un protón del agua y se forma el ácido carbámico.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma un protón del agua.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como hidróxido.
El hidróxido desprotona el ácido carbámico
El hidróxido extrae el protón O–H del ácido carbámico y se forma el ion carbamato.
Las flechas curvas
- El hidróxido toma el protón O–H.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno.
Se pierde CO2
El oxígeno del carbamato forma un segundo enlace C=O y el enlace C–N se rompe hacia el nitrógeno, liberando CO2. El carbono carbonílico original de la amida se va, así que el nitrógeno queda sobre el carbono del anillo.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno forma el enlace π C=O.
- El par C–N permanece en el nitrógeno.
El nitrógeno toma un protón del agua
El nitrógeno de la anilida toma un protón del agua y se forma el ion antranilato.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma un protón del agua.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como hidróxido.
Tratamiento: el hidronio neutraliza el hidróxido
En el tratamiento ácido, el hidronio neutraliza primero el hidróxido que queda en la solución básica.
Las flechas curvas
- El hidróxido toma el protón del hidronio.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como agua.
Tratamiento: el hidronio protona el carboxilato
Al acidificar hasta pH 4, cerca del punto isoeléctrico, se protona el carboxilato. La arilamina sigue neutra porque su ácido conjugado (pKa de aproximadamente 2) es más fuerte que el medio.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno del carboxilato toma el protón del hidronio.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como agua.
Ácido antranílico
El ácido antranílico (ácido 2-aminobenzoico) precipita cerca de pH 4, junto con CO2 y cloruro. El carbono de la imida que se convirtió en CO2 es aquel cuyo enlace con el anillo migró, de modo que la amina y el ácido quedan en posición orto.
Qué vas a practicar
Dibuja la apertura de la ftalimida por el hidróxido, la N-cloración y la migración del arilo al isocianato, la hidrólisis con pérdida de CO2 y el tratamiento ácido que da ácido antranílico.
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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