Reacciones y Sintesis de Alcoholes

Reacciones y síntesis de Alcoholes Power point, Bruice y Wade, traducido y compilado por mí

1

Reacciones de alcoholes • Ácido-base (ya lo vimos) • Sustitución para formar un haluro de alquilo, Tosilacion (SN) • Deshidratación a un alqueno (E1) • Oxidación a un aldehido, ácido o cetona • Esterification

2

Tabla de Ka

SN1

3

Formación de Alcoxidos

4

Diferncia con fenoles!!!

5

SN1 y SN2

6

Alcoholes como Nucleofilos H C

O

R X

• ROH es un nucleofilo débil. • RO- es un nucleófilo fuerte. • Se forma una unión O—C y se rompe una unión O—H. 7

Los alcoholes tienen que ser activados antes de que puedan sufrir una reacción de sustitución o eliminación Una base fuerte como grupo saliente

Hay que convertir el grupo saliente fuertemente básico (OH–) en un buen grupo saliente, H2O (una base débil): Una base débil como grupo saliente

Mal grupo saliente

Buen grupo saliente

Solamente se pueden usar Nu- débilmente básicos 8

Alcoholes primarios, secundarios, y terciarios pueden sufrir sustitución nucleofílica con HI, HBr, and HCl:

9

Los alcohles secundarios y terciarios pueden sufrir reacciones SN1 con los halúros de hidrógeno: Reacción del carbocatión con un nucleófilo

Protonación del átomo más básico

Formación del carbocatión Si se produce el alqueno puede sufrir una adición electrofílica

10

Los alcoholes primarios sufren reacciones SN2 con los haluros de hidrógeno:

Protonación del oxígeno Ataque del nucleofilo por la retaguardia

La reacción se lleva a cabo en una solución acuosa de HBr al 48%. Recordar que el Br– es un excelente nucleófilo en agua. 11

Recordar que puede haber reordenamiento (transposición) en la SN1 de alcoholes secundarios y terciarios:

12

Otros Métodos para Convertir alcohoes en Halogenuros de Alquilo Utilización de tribromuro de fósforo:

Grupo bromofosfito

Otros reactivos que pueden usarse: PBr3, tribromuro de fósforo PCl3, tricloruro de fósforo P / I2, genera el triioduro de fósforo en el medio de reacción 13

Activación por SOCl2 (Cloruro de tionilo)

Grupo clorosulfito

Generalmente se usa piridina como solvente, que al mismo tiempo actúa como una base:

14

Métodos comúnmente utilizados para convertir alcoholes en haluros de alquilos

15

Conversión de Alcoholes en Esters de Sulfonatos

16

Se disponen varios derivados de cloruros de sulfonilos para activar el grupo OH:

17

Resumen de las reacciones de los alcoholes activados

18

Deshidratación E1

19

La deshidratación de alcoholes secundarios y terciarios sigue un mecanismo E1 Formación del carbocatión

Protonación del átomo más básico

Carbocatión

Una base remueve el protón del carbono β

Para prevenir la rehidratación del alqueno, se va removiendo de la mezcla de reacción a medida que se va formando (ver ejercico de butanal guía de TP destilación)

20

El producto mayoritario es el alqueno más estable:

El alqueno más estable tiene el estado de transición más estable

21

La velocidad de deshidratación refleja cuan facil se forma el carbocatión:

Más fácil de deshidratar

Más difícil de deshidratar

22

También puede haber reordenamiento:

23

Alcoholes primarios y eliminación!!!! • Si bien yo les di que los alcoholes primarios no sufren E1 porque es muy difícil que se forme el carbocatión (Bruice), ayer me dijeron que en el teórico les dieron que todos los alcoholes sufren E1. • Conclusión: cada vez que aparezca una reacción de deshidratación de alcoholes piénsenla como E1. 24

Estereoquímica de la deshidratación vía E1

25

Resumen: Reacciones de Deshidración (E1) • H2SO4 concentrado produce alquenos • Intermediario carbocatiónico • Producto con regioquímica Zaitsev (alqueno más estable) • La temperatura baja favorece la formación de eteres (luego de la formación del carbocatión se adiciona como nucleófilo el mismo alcohol), menor o igual a 140°C • La formación de alquenos se favorece por altas temperaturas, mayor o igual a 180°C 26

Oxidación

27

Estados de Oxidación • Fácilmente oxidable por sales inorgánicas:  CrO42- se reduce a Cr2O3.  KMnO4 se reduce a MnO2.

• Oxidación: Ganancia de O, O2, o X2; pérdida de H2. (pensar en la electronegatividad de cada uno con respecto al cabono) • Reducción: Ganancia de H2 (o H-); pérdida de O o O2; y pérdida de X2. (pensar en la electronegatividad de cada uno con respecto al cabono) 28

Estado de oxidación del carbono

29

Oxidación por Cromo (VI)

30

Oxidación de Alcoholes Oxidación por ácido crómico:

Los alcoholes secundarios son oxidados a cetonas 31

Los alcoholes primarios son oxidados a aldehidos y eventualmente a ácidos carboxílicos:

Cuando se usa KMnO4 también se da la oxidación hasta ácido carboxílico en los alcoholes primarios.

32

La oxidación de aldehídos a ácidos carboxílicos requiere agua, en ausencia de agua la oxidación se detiene en el aldehido: CCP, un agente soluble en cloruro de metileno:

Sin agua presente

Clorocromato de piridinio, CCP 33

Un alcohol terciario no puede ser oxidado por no presentar hidrógenos unidos al carbono

No puede ser oxidado a un grupo carbonilo

34

Una cosa más sobre oxidación • La oxidación con Na2Cr2O7/H2SO4 implica un cambio de color, va de naranja a un verde azulado. • Puede usarse como reacción de caracterización.

35

Resumen oxidación • Alcoholes primarios solamente con CCP (clorocromato de piridinio) la oxidación para en aldehídos, sino sigue hasta alcoholes. • Alcoholes secundarios, siempre se oxidan a cetonas. • Alcoholes terciarios, no se oxidan.

36

Esterificación

37

Esterificación de Fischer

• La reacción de un alcohol y un ácido carboxilico produce un ester. • Es catalizada por ácido sulfúrico. • La reacción llega un equilibrio y generalmente no se usa para preparar esteres • El mecanismo lo vamos a ver cuando veamos ácidos carboxílicos.

38

Síntesis de alcoholes

39

Síntesis de alcoholes • Hidratación de alquenos (Adición electrofílica):  Agua en medio ácido (intermediario carbocatiónico, puede sufrir rearreglos)  Oximercuración–desmercuración (Markornikov sin rearreglo)  Hidroboración–oxidación (anti-Markornikov)

• Hidroxilación de alquenos, formación de dioles  Permanganato de potasio (adición sin)

• Por sustitución nucleofílica de haluros de alquilo Vamos a verlo • Mediante reactivos organometálicos mejor en las • Reducción próximas clases 40

Compuestos organometálicos • Un compuesto organometálico contiene una unión C-metal • Los compuestos organolíticos y organomagnésicos son los más comunes Menos electronegativo que el carbono

Nucleófilo

Electrófilo 41

Preparación de Compuestos Organomagnésicos Reactivo de Grignard

• El eter usado como solvente estabiliza formando un complejo con el Magnesio • Los ioduros son los más reactivos • Puede ser formado desde cualquier halogenuro 42

Preparación de Compuestos Organolíticos

• No necesariamente tiene que utilizarse un eter como solvente, sino que puede utilizarse una gran variedad de solventes 43

Nucleófilos derivados de los compuestos organometálicos Reacciona como si fuera

Reacciona como si fuera

44

Consideraciones • Pueden usarse haluros de alquilos, vinilo y arilo para formar compuestos organolíticos y organomagnésicos • Sin embargo no pueden prepararse desde los compuestos que contengan hidrógenos ácidos (OH, NH2, NHR, SH, C=CH, CO2H) 45

Síntesis de alcoholes con compuestos organolíticos y organomagnésicos • El Carbono unido al metal está cargado negativamente. • Puede atacar un carbono con carga parcial positiva  C═O

• Son buenos para formar uniones carbono–carbono 46

Reacción con el carbonilo

47

Formacion de Alcoholes Primarios Utilizando Reactivos de Grignard

• La reacción de Grignard con formaldehído produce un alcohol primario después de la protonación 48

Síntesis de Alcoholes 2º

• La adición de un reactivo de Grignard a un aldehído, seguda de protonación, porducirá un alcohol secundario 49

Síntesis de Alcoholes 3º

• Los alcoholes terciarios pueden ser fácilmente obtenidos por adición de un reactivo de Grignard a una cetona, seguida de la protonación con un ácido diluído 50

Problema y solución Muestre cómo podría sintetizar el siguiente alcohol con compuestos que no contengan más de cinco átomos de carbono.

Resolución Este es un alcohol terciario; cualquiera de los grupos alquilos pueden ser parte de un reactivo de Grignard. Podemos proponer tres combinaciones de reactivos de Grignard reagents con cetonas:

51

Problema y solución (Continuación Resolución (Continuación)

Cualquiera de estas tres síntesis podría funcionar, pero sólo la tercera comienza con fragmentos que contienen no más de cinco carbonos.

52

Reducción • La reducción de un aldehído da un alcohol primario. • La reducción de una cetona da un alcohol secundario. • Reactivos:  Borohidruro de sodio, NaBH4  Hidruro de litio y aluminio, LiAlH4, (agente reductor más fuerte)  Hidrogenación catalítica 53