Unidad 4 (Parte III) Objetivos -...
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Walter de la Roca 1 Objetivos 1. Caracterizar aminas por medio de reacciones químicas 2. Predecir productos de reacción entre aminas y diversos reactivos. 3. Clasificar a compuestos heterocíclicos de acuerdo a su estructura. 4. Predecir la reactividad química de compuestos heterocíclicos en función de su estructura. 5. Preparación de compuestos heterocíclicos Unidad 4 (Parte III)
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Walter de la Roca 1
Objetivos
1. Caracterizar aminas por medio de reacciones químicas
2. Predecir productos de reacción entre aminas y
diversos reactivos.
3. Clasificar a compuestos heterocíclicos de acuerdo a
su estructura.
4. Predecir la reactividad química de compuestos
heterocíclicos en función de su estructura.
5. Preparación de compuestos heterocíclicos
Unidad 4 (Parte III)
Rearreglos de Hofmann
Los derivados de ácidos carboxílicos pueden convertirse
en aminas primarias con la pérdida de un átomo de
carbono por el rearreglo de Hofmann
A pesar de la complejidad mecanística, el rearreglo de
Hofmann con frecuencia da rendimientos altos de
arilaminas y de alquilaminas; por ejemplo, el fármaco
supresor del apetito, fentermina, se prepara
comercialmente por el rearreglo de Hofmann de una amida
primaria.
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Se sospecha que el comúnmente conocido Fen-Phen, la
combinación de la fentermina con otro supresor del
apetito, fenfluramina, ocasiona daño al corazón. (Ver
mecanismo detallado del rearreglo de Hoffman en pagina
934. Libro de McMurry 7ma edición).
Prueba (Test) de Hinsberg: (para distinguir tipos de aminas)
La mejor manera de saber si se trata de una amina
primaria, secundaria o terciaria, es utilizando el ensayo de
Hinsberg: se agita la amina con cloruro de
bencenosulfonilo en presencia de hidróxido de potasio
acuoso.Walter de la Roca 3
Las aminas primarias y secundarias forman sulfonamidas
sustituidas, mientras que las terciarias no, siempre que el
ensayo se haga correctamenteLa sulfonamida monosustituida de la amina primaria tiene
un hidrógeno ácido unido al nitrógeno. La reacción con
hidróxido de potasio convierte esta amida en una sal
soluble, que, si la amina tiene menos de ocho carbonos, es
soluble al menos parcialmente. La acidificación de esta
solución regenera la amida insoluble.
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La sulfonamída disustituida de la amina secundaria no
tiene un hidrógeno ácido, por lo que permanece insoluble
en la mezcla de reacción alcalina.
Una amina terciaria da un producto insoluble (la propia
amina no reaccionada) que se disuelve al acidificar la
mezcla.
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Como todo experimento, el ensayo de Hinsberg debe
hacerse con cuidado y debe interpretarse inteligentemente.
Entre otras cosas, puede haber reacciones colaterales
engañosas si las proporciones de los reactivos no son
adecuadas, si la temperatura es muy alta o si el tiempo de
reacción es excesivo. Es evidente que las aminas terciarias
reaccionan: después de todo, son tan nucleofílicas como
otras aminas. Sin embargo, el producto inicial (I) no tiene
protón acido que perder, por lo que de ordinario se
hidroliza para regenerar la amina.
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Un heterociclo es un compuesto cíclico que contiene
átomos de dos o más elementos en su anillo, por lo regular
carbono junto con nitrógeno, oxígeno o azufre. Las aminas
heterocíclicas son particularmente comunes, y tienen
muchas propiedades biológicas importantes. Son ejemplos
el fosfato de piridoxal, una coenzima; el sildenafil (Viagra),
un producto farmacéutico bien conocido y el hemo, el
transportador del oxígeno en la sangre.
Compuestos Heterocíclicos
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La literatura sobre la química heterocíclica es enorme y más
de la cuarta parte de los trabajos de investigación que se
publican están relacionados con este campo. Entre
algunos heterocíclicos ya mencionados con anterioridad
tenemos los anhídridos cíclicos, imidas cíclicas, lactonas,
lactamas, acetales cíclicos.
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Clasificación de Heterociclos:
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Heterocíclicos alifáticos:
Heterocíclicos aromáticos:
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Heterocíclicos Saturados
Heterocíclicos Insaturados
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a. Los heteroátomos nitrógeno, oxígeno y azufre:
Nitrogenados:
Oxigenados:
Azufrados:
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b. Heterociclos de tres y cuatro miembros con un 1 heteroatomos.
Son bastante inestables debido a las tensiones angulares
pero hay algunos como serían los que se mencionan a
continuación:
Los ciclos de tres son los más comunes y entre ellos el
Oxirano es el más común.
Los ciclos de cuatro son más raros
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c. Heterociclos de cinco miembros con 1 y 2 heteroatomos.
El pirrol, el furano y el tiofeno son los heterocíclicos
insaturados de cinco miembros más comunes cada uno
tiene dos dobles enlaces y un heteroatomo (N, O ó S)
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d. Heterociclos de seis miembros con 1 y 2 heteroatomos.
Sólo se estudiará uno de los heterocíclicos aromáticos de
seis átomos: Piridina.
e. Heterociclos de anillos fusionados.
Nomenclatura esta en los documentos que se les
proporciono.
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Se encuentra pirrol en cantidades pequeña en el alquitrán
de hulla, al igual que tiofeno. Al destilar alquitrán
fraccionadamente, se recoge tiofeno (p.eb. 84°C) junto con
benceno (p.eb. 80°C), de modo que el benceno ordinario
contiene alrededor de un 0.5% de tiofeno, por lo que debe
ser tratado de forma especial si se desea benceno libre de
tiofeno.
Fuente del pirrol, furano y tiofeno:
(Ciclos de cinco átomos)
Se puede sintetizar tiofeno a escala industrial por
reacción de n-buteno con azufre a temperatura elevada.
Hay varias maneras e sintetizar pirrol, como por ejemplo
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El anillo pirrólico es la unidad fundamental del sistema de
la porfirina que se encuentra que se encuentra, por
ejemplo, en la clorofila y hemoglobina
La forma más fácil de preparar Furano es por
descarboxilación (eliminación de monóxido de carbono) de
furfural (furfuraldehido) que, a su vez, se obtiene por
tratamiento de cáscaras de avena, arroz ó mazorcas de
maíz, con ácido clorhídrico hirviendo. En esta reacción se
hidrolizan pentosanos (polipentósidos) a pentosas, que se
deshidratan y ciclan para formar furfural.
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Ciertos pirroles, furanos y tiofenos sustituidos pueden prepararse por
sustitución de los heterocíclicos matrices, como veremos en la
siguiente presentación; sin embargo, la mayoría se obtiene con
compuestos de cadena abierta por cierre anular, como se muestra a
continuación:
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Fuente de compuestos piridínicos
Ciclos de seis átomos
Se encuentran en la alquitrán de hulla, junto con varias
metilpiridinas, de las cuales las más importantes son los
compuestos monometilados conocidos como picolinas.La oxidación de picolinas genera ácidos piridinacarboxílicos
El 3-isómero (ácido nicotínico ó niacina) es una vitamina .
El 4-isómero (ácido isonicotínico) se ha utilizado en el
tratamiento de tuberculosis en forma de su hidracida.
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La creciente demanda de ciertos derivados de la
piridina conduce al desarrollo de síntesis que
comprenden cierres de anillos
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¿Qué aprendimos en la presentación?
1. Rearreglo de Hoffman para obtener aminas primarias
a partir de amidas con perdida de CO2.
2. Test de Hinsberg para identificar aminas.
3. Heterocíclicos generalidades
4. Nomenclatura de reemplazo
5. Fuentes de heterociclos de cinco y seis átomos.
1. McMurry, John (2008) Química Orgánica, 7ma Edición
Cengage Learning Editores, S.A. Capitulo 24. Páginas
945 a 952
2. Morrison, R. y Body R (1990) Química Orgánica, 5ta
Edición. Addison-Wesley Iberoamerica, S.A. Capitulo
35. Páginas 1184 a 1205.
Bibliografía:
