carbanion - enolato
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Química Orgánica - Carbanion - EnolatoTRANSCRIPT
3
Mono-Activacion
Compuesto RCH2–NO2 RCH2–CORRCH2–CO2CH3
RCH2–C≡N RCH2–SO2R RCH2–CON(CH3)2
pKa 9 20 25 25 25 28
Di-Activacion
Compuesto CH2(NO2)2 (CH3CO)2CH2
CH3COCH2CO2C2H5
CH2(C≡N)2 CH2(CO2C2H5)2 CH2(SO2CH3)2
pKa 4 9 11 11 13 13
Los compuestos con dos grupos electrón atrayentes son más ácidos debido a la mayor estabilización del carbanión
Acidez de Hidrogenos en α en Compuestos
Mono- y Di-Activados
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Los aldehídos y cetonas tienen la propiedad de estar en rápido equilibrio con su forma enólica. A los equilibrios donde un hidrógeno cambia de lugar, se les denomina equilibrios tautoméricos
Generalmente el equilibrio está desplazado hacia la forma ceto.
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MECHANISM OF THE CLAISEN CONDENSATION
Step 1: First, an acid-base reaction. The alkoxide functions as a base and removes the acidic α-hydrogen giving the reactive ester enolate.
Step 2: The nucleophilic ester enolate attacks the carbonyl C of another ester in a nucleophilic substitution process giving the tetrahedral intermediate.
Step 3: The intermediate collapses, reforming the C=O, resulting in loss of the leaving group, the alkoxide, leading to the β-ketoester product.
Note that the reaction is drawn to completion by deprotonation of the active methylene in the product by the ethoxide. The salt typically precipitates and is recovered after acid work-up.
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ejemplo
1. NaOCH1. NaOCH33
2. H2. H33OO++
(60%)(60%)
CCOCHOCH33
OO
++ CHCH33CCHH22COCHCOCH33
OO
OO OO
CCCCHCOCHHCOCH33
CHCH33
20
ejemplo
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
2. H2. H33OO++
(62-71%)(62-71%)
CCOCHOCH22CHCH33
OO
++
OO
CCHH33CC
OO OO
CCCCHH22CC
23
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CHCH22COCHCOCH22CHCH33
OO OO
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
2. H2. H33OO++
Ejemplo
COCHCOCH22CHCH33
OO OO
(74-81%)(74-81%)
24
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CCHH22COCHCOCH22CHCH33
OO OO
NaOCHNaOCH22CHCH33
via
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CCHHCOCHCOCH22CHCH33
OO OO
••••
––
•••• ••••
•••• ••••
•••• ••••
26
via
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CCHHCOCHCOCH22CHCH33
OO OO
••••
––
•••• •••••••• ••••
CCHHCOCHCOCH22CHCH33
OO
––•••• ••••
CHCH22HH22CC
HH22CC
CC
OO•••• ••••••••CHCH33CHCH22OO
••••
••••
27
via
CCHHCOCHCOCH22CHCH33
OO
––•••• ••••
CHCH22HH22CC
HH22CC
CC
OO•••• ••••••••CHCH33CHCH22OO
••••
••••
28
via
CCHHCOCHCOCH22CHCH33
OO
––•••• ••••
CHCH22HH22CC
HH22CC
CC
OO•••• ••••••••CHCH33CHCH22OO
••••
••••
CHCH33CHCH22OO
••••
••••••••––
•••• ••••
CCHHCOCHCOCH22CHCH33
OO
CHCH22HH22CC
HH22CC
CC
OO••••••••
++
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Deprotonación del Acetoacetato de etilo
CHCH33CHCH22OOCCCC
CCOCHOCH22CHCH33
HH HH
OO OO
HH33CC++
––
ppKKaa ~ 11 ~ 11
33ppKKaa ~ 16 ~ 16
CHCH33CHCH22OOCCCC
CCOCHOCH22CHCH33
HH HH
OO OO
HH33CC++
CCCC
CCOCHOCH22CHCH33
HH
OO OO
••••––HH33CC ++ CHCH33CHCH22OHOH
––
ppKKaa ~ 11 ~ 11
KK ~ 10 ~ 1055
Deprotonación del Acetoacetato de etilo
35
CCCC
CCOCHOCH22CHCH33
HH
OO OO
••••––HH33CC
RR XX
CCCC
CCOCHOCH22CHCH33
HH
OO OO
HH33CC
RR
Alquilaíón del Acetoacetato de etilo
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Conversión a cetona
CCCC
CCOCHOCH22CHCH33
HH
OO OO
HH33CC
RR
CCCC
CCOHOH
HH
OO OO
HH33CC
RR
1. HO1. HO––, H, H22OO2. H2. H++
38
ejemplo
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
2. 2. CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22BrBr
OO OO
CHCH33CCHCCH22COCHCOCH22CHCH33
39
ejemplo
(70%)(70%)
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
2. 2. CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22BrBr
OO OO
CHCH33CCHCCH22COCHCOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CCHCOCHCCHCOCH22CHCH33
CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33
40
ejemplo
(60%)(60%)
OO
CHCH33CCHCCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33
1. NaOH, H1. NaOH, H22OO
2. H2. H++
3. calor, -CO3. calor, -CO22
OO OO
CHCH33CCHCOCHCCHCOCH22CHCH33
CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33
42
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
2. 2. CHCH33CHCH22II
OO OO
CHCH33CCCCHHCOCHCOCH22CHCH33
CHCH22CHCH CHCH22
OO
CHCH33CCCOCHCCCOCH22CHCH33
CHCH22CHCH CHCH22
OO
CHCH33CHCH22
(75%)(75%)
ejemplo: Dialquilación
43
1. NaOH, H1. NaOH, H22OO
2. H2. H++
3. calor, -CO3. calor, -CO22
OO
CHCH33CCCOCHCCCOCH22CHCH33
CHCH22CHCH CHCH22
OO
CHCH33CHCH22
CHCH33CCHCCH CHCH22CHCH CHCH22
OO
CHCH33CHCH22
ejemplo: Dialquilación
45
OO OOHH
COCHCOCH22CHCH33
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
2. 2. HH22CC CHCHCHCH22BrBr
OO OOCHCH22CHCH
COCHCOCH22CHCH33
CHCH22(89%)(89%)
Otro ejemplo
47
OOHH
OO OOCOCHCOCH22CHCH33
CHCH22CHCH CHCH22
1. NaOH, H1. NaOH, H22OO
2. H2. H++
3. calor, -CO3. calor, -CO22
CHCH22CHCH CHCH22 (66%)(66%)
Otro ejemplo
48
Step 1: First, an acid-base reaction. Ethoxide functions as a base and removes the acidic a-hydrogen giving the reactive enolate which is then alkylated.
Step 2: Acid or base catalysed hydrolysis of the ester to the parent carboxylic acid.
Step 3: Loss of CO2 = decarboxylation, readily occurs giving a substituted ketone.
50
Step 1: First, an acid-base reaction. Ethoxide functions as a base and removes the acidic -hydrogen giving the reactive enolate which is then alkylated
Step 2: Acid or base catalysed hydrolysis of both esters to give the parent dicarboxylic acid, a substituted malonic acid
Step 3: Loss of CO2 = decarboxylation, readily occurs giving a substituted carboxylic acid.
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En presencia de una base fuerte tanto la forma ceto como la enol pierden un protón formándose un anión (ión enolato) que está estabilizado por resonancia.
La reacción más común de un ion enolato se produce en posición . Algunas reacciones se producen por el oxígeno y permiten capturar el enolato.
Las formas ceto y enol son diferentes pero cuando pierden un protón dan lugar al mismo compuesto ión enolato
Mecanismo de sustitución en
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Reacciones de condensación de carbonilos
Ocurren simultáneamente una reacción de adición y de sustitución
Un grupo carbonilo actúa como electrófilo sufriendo reacción de adición nucleófila y el otro grupo carbonilo actúa como nucleófilo.
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Analogía
OO OO
CHCH33CCHCCH22COCHCOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22COCHCOCH22CHCH33
OO
CHCH33CCHCCH22RR
OO
HOCCHHOCCH22RR
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ejemplo
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22COCHCOCH22CHCH33
HH22CC CHCHCHCH22CHCH22CHCH22BrBr2.2.
CHCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33
(85%)(85%)
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ejemplo(75%)(75%)
1. NaOH, H1. NaOH, H22OO
2. H2. H++
3. calor, -CO3. calor, -CO22
CHCH22CHCH22CHCH22CHCH CHCH22
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33
OO
HOCCHHOCCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH CHCH22
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1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22COCHCOCH22CHCH33
2. 2. CHCH33BrBr
CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33 (79-83%)(79-83%)
Dialquilación
60
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCCOCHOCCCOCH22CHCH33
2. 2. CHCH33(CH(CH22))88CHCH22BrBr
CHCH33CH3(CH2)8CH2
CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33
Dialquilación
61
OO OO
CHCH33CHCH22OCCCOCHOCCCOCH22CHCH33
CHCH33
OO
CH3(CH2)8CH2CHCOHCHCOH
CHCH33CH3(CH2)8CH2
1. NaOH, H1. NaOH, H22OO
2. H2. H++
3. calor, -CO3. calor, -CO22
(61-74%)(61-74%)
Dialquilación
62
Otro ejemplo
1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHOCCH22COCHCOCH22CHCH33
2. Br2. BrCHCH22CHCH22CHCH22BrBr
CHCH22CHCH22CHCH22BrBr
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33
64
NaOCHNaOCH22CHCH33
CHCH22CHCH22CHCH22BrBr
OO OO
CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33
OO OO
CHCH33CHCH22OCCCOCHOCCCOCH22CHCH33
HH22CC CHCH22
CCHH22
(60-65%)(60-65%)
Otro ejemplo
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OO OO
CHCH33CHCH22OCCCOCHOCCCOCH22CHCH33
HH22CC CHCH22
CCHH22 1. NaOH, H1. NaOH, H22OO
2. H2. H++
3. calor, -CO3. calor, -CO22
HH22CC CHCH22
CCHH22
CC
HH COCO22HH
(80%)(80%)
Otro ejemplo
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Alkylation
Michael addition
Decarboxylation
Reactions of Active Methylene systems
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Alquilación
•In principle both of the -H can be replaced with alkyl groups:
•This can be utilised to form a cyclic system by using a dihalide:
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MECHANISM OF ALKYLATION
Step 1: First, an acid-base reaction. The ethoxide functions as a base and removes an acidic -hydrogen from between the two carbonyl groups giving the reactive enolate.
Step 2: The nucleophilic enolate attacks the alkyl halide at the electrophilic carbon carrying the halogen via an SN2 type process giving the
alkylation product and a bromide ion.
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Decarboxylation of -carbonyl esters
Step 1: Remember curly arrows flow.... Start at the protonation of the carbonyl, break the O-H bond and form the p bond, break the C-C and make the C=C. Note the concerted nature of this reaction and the cyclic transition state
Step 2: Tautomerisation of the enol of the ketone leads to the more favourable ketone form (mechanism not shown here).