Química Orgánica 2 · Sustitución electrofílica aromática
Formilación de Vilsmeier–Haack del pirrol a pirrol-2-carbaldehído
Condiciones: DMF, POCl3; then NaOAc, H2O
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 13 pasos escritos
La DMF ataca al fósforo
El oxígeno carbonílico de la DMF ataca al fósforo del POCl3 y sale un cloruro. El nitrógeno de la amida empuja densidad electrónica hacia ese oxígeno y lo hace inusualmente nucleofílico.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno de la DMF se enlaza al fósforo.
- Un par enlazante P–Cl sale como cloruro.
El cloruro se adiciona al carbono activado
El cloruro ataca el carbono de la DMF O-fosforilada y el par π C=O⁺ regresa al oxígeno. Así queda sobre el carbono un buen grupo saliente, el diclorofosfato.
Las flechas curvas
- Un par solitario del cloruro se enlaza al carbono electrofílico.
- El par π C=O⁺ regresa al oxígeno.
Se forma el reactivo de Vilsmeier
El par solitario del nitrógeno forma un enlace π C=N y expulsa diclorofosfato. El ion cloroiminio es un electrófilo débil, pero el pirrol, rico en electrones, reacciona con él fácilmente.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N⁺.
- El par enlazante C–O sale con el diclorofosfato.
El C2 del pirrol ataca el ion cloroiminio
El enlace π C2=C3 del pirrol se enlaza al carbono del iminio y el par π C=N⁺ regresa al nitrógeno. Se elige C2 porque su catión se deslocaliza sobre C3, C5 y el nitrógeno.
Las flechas curvas
- El par π C2=C3 forma el nuevo enlace C–C con el carbono del iminio.
- El par π C=N⁺ regresa al nitrógeno del dimetilamino.
El nitrógeno del anillo comparte la carga
El enlace π C4=C5 se desplaza hacia C3 y el par solitario del nitrógeno del anillo forma un enlace π C5=N. En este contribuyente todos los átomos tienen octeto.
Las flechas curvas
- El par π C4=C5 se desplaza hacia el C3 catiónico.
- El par solitario del nitrógeno del anillo forma un enlace π con C5.
Rearomatización
El diclorofosfato quita el protón del C2 sp³. Los enlaces π vuelven a su lugar y el nitrógeno del anillo recupera su par solitario, de modo que el pirrol vuelve a ser aromático.
Las flechas curvas
- Un par solitario de un oxígeno del diclorofosfato se enlaza al protón de C2.
- El par C–H forma el enlace π C2=C3.
- El par π C3=C4 se desplaza a C4–C5.
- El par π N=C5 regresa al nitrógeno del anillo.
Sale el cloruro y se forma un ion iminio
El par solitario del dimetilamino expulsa el cloruro y forma un ion iminio conjugado con el anillo de pirrol. Esta sal de iminio es estable hasta que se añade agua.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N⁺.
- El par enlazante C–Cl sale como cloruro.
El agua se adiciona al carbono del iminio
En el tratamiento (workup) con acetato de sodio acuoso, el agua ataca el carbono del iminio y el par π C=N⁺ regresa al nitrógeno. El acetato de sodio amortigua los ácidos fuertes que se forman, para que el sensible pirrol sobreviva.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua se enlaza al carbono del iminio.
- El par π C=N⁺ regresa al nitrógeno.
El acetato quita un protón del oxonio
El acetato toma un protón del oxígeno del oxonio y se forman un N,O-hemiaminal neutro y ácido acético.
Las flechas curvas
- Un par solitario de un oxígeno del acetato se enlaza a un protón del oxonio.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno.
El ácido acético protona la amina
El ácido acético protona el nitrógeno del dimetilamino del hemiaminal. Así la dimetilamina se convierte en un grupo saliente neutro.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno de la amina se enlaza al protón ácido.
- El par O–H se queda en el oxígeno y se regenera acetato.
Se expulsa dimetilamina
El par solitario del OH forma un enlace π C=O y expulsa dimetilamina neutra. El producto es el aldehído protonado.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno forma el enlace π C=O.
- El par enlazante C–N sale con el nitrógeno como dimetilamina.
La dimetilamina quita el protón del O–H
La dimetilamina, la base más fuerte presente, quita el protón del aldehído protonado. Se libera el aldehído neutro.
Las flechas curvas
- El par solitario de la amina se enlaza al protón del O–H.
- El par O–H regresa al oxígeno.
Pirrol-2-carbaldehído
Se forma pirrol-2-carbaldehído, con cloruro de dimetilamonio y ácido diclorofosfórico (tamponado por el acetato) como subproductos.
Qué vas a practicar
Dibuja la formación del reactivo de cloroiminio (Vilsmeier) a partir de DMF y POCl3, su ataque por el C2 del pirrol, la pérdida de cloruro y la hidrólisis del ion iminio tamponada con acetato a pirrol-2-carbaldehído.
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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