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Sustitución Electrófila
Aromática
Tema 6
Cristina Díaz OlivaDpto Química Física Aplicada. Módulo [email protected]
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Mecanismo general.
Halogenación: Bromación y Cloración.
Nitración.
Sulfonación.
Formación de enlaces C‒C
◼ Alquilación de Friedel‒Crafts.
Transposición de carbocationes.
◼ Acilación de Friedel‒Crafts.
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Sustitución Electrófila Aromática
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BENCENO
◼ Igual que los alquenos, es rico en electrones.
◼ Actúa como nucleófilo.
◼ NO experimenta reacciones de adición electrófila. Estosupone pérdida de aromaticidad.
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Mecanismo general de la SEAr
◼ Paso 1: Ataque sobre el electrófilo y formación delcomplejo sigma.
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Complejo sigma (ion arenio o intermedio de Wheland)
lenta
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Mecanismo general de la SEAr
◼ Paso 2: Pérdida de un protón para dar el producto desustitución.
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rápida
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Halogenación del benceno: Bromación y Cloración
◼ Es necesaria la activación del halógeno por un catalizador.
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(electrófilo más fuerte que Br2)
bromobenceno
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Halogenación del benceno: Bromación y Cloración
◼ Es necesaria la activación del halógeno por un catalizador.
◼ La yodación requiere un agente oxidante ácido que oxidaal I2 a ion iodonio.
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H+ + HNO3 +1
2I2 I+ + NO2 + H2O
+ +
clorobenceno
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Nitración◼ Con mezcla sulfonítrica: fuente de cationes nitronio (𝑁𝑂2
+).
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Ion nitronio
nitrobenceno
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Sulfonación◼ Con H2SO4 fumante (SO3 + H2SO4 concentrado).
◼ El electrófilo es el SO3
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Ácido bencenosulfónico
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Sulfonación
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S
O
OO
H
S
O
O
OH
+
_
S
HOO
O
benzenesulfonic acid
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FORMACIÓN DE ENLACES C‒C
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Formación de alquilbencenos.
◼ Los electrófilos son carbocationes.
◼ Los carbocationes son generados básicamente de tresformas:
Ionización de un haluro de alquilo.
Protonación de alquenos.
Protonación‒deshidratación de alcoholes.
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Ionización de un haluro de alquilo
Ej.:
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cloruro de terc‒butilo terc‒butilbenceno
ácido de Lewis
(AlCl3, FeBr3, …)
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Ionización de un haluro de alquilo
Mecanismo
◼ Paso 1: Formación del carbocatión.
◼ Paso 2: Ataque electrofílico.
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◼ Paso 3: Pérdida de un protón.
E+: Carbocatión 3°
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Ionización de un haluro de alquilo
◼ Con haluros de alquilo primarios: El electrófilo es el complejocatalizador‒haluro.
◼ Paso 1:
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+Carbocatión 1°: poco estable
E+
𝛿+ 𝛿‒
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Ionización de un haluro de alquilo
◼ Con haluros de alquilo primarios:
◼ Paso 2:
◼ Paso 3:
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𝛿+ 𝛿‒
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Protonación de alquenos
◼ 𝐹−: Nucleófilo débil. Actúa como base.
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Protonación‒deshidratación de alcoholes
Los alcoholes generan carbocationes cuando se les trata conácidos de Lewis (como BF3) o ácidos próticos.
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ROH + BF3 ⟶ R+ + HOB−F3
ROH + H+ ⟶ ROH2 ⟶ R+ + H2O+
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Protonación‒deshidratación de alcoholes
Los alcoholes generan carbocationes cuando se les trata conácidos de Lewis (como BF3) o ácidos próticos.
◼ Ej.:
Sustitución Electrófila Aromática
Cristina Díaz Oliva. Dpto. Química Física Aplicada 19
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS. Limitaciones
◼ No se da con haluros de vinilo o de arilo.
◼ Polialquilaciones:
Sustitución Electrófila Aromática
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(NO hay reacción)
(NO hay reacción)
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ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS. Limitaciones
◼ Los carbocationes pueden sufrir transposiciones(reordenamientos).
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Transposiciones de Hidruro
Carbocationes
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secundario terciario
H migra con el par de electrones
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Transposiciones de Metilo
Carbocationes
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primario
CH3 migra con el par de electrones
~
terciario
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ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
◼ Evita los problemas de la alquilación.
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Cloruro de ácido
Anhídrido de ácido
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ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
Mecanismo
◼ Ion acilio:
Estabilizado por resonancia.
No sufre reordenamientos.
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ion acilio
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ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
Mecanismo
Sustitución Electrófila Aromática
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ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
Mecanismo
◼ Reacción global:
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+ sales de Al
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ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS◼ No se producen poliacilaciones.
◼ Los acilbencenos se pueden reducir para dar alquilbencenos.
Sustitución Electrófila Aromática
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NO hay reacción
Reducción de Clemmensen
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ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS◼ La secuencia acilación‒reducción es una alternativa a la
alquilación.
◼ Permite obtener alquilbencenos que no se pueden obtener poralquilación de Friedel‒Crafts.
Sustitución Electrófila Aromática
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RESUMEN
Sustitución Electrófila Aromática
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fumante
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SEAr BIOLÓGICAS
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Tiroxina: hormona tiroidea que regula el crecimiento y elmetabolismo de carbohidratos y grasas.
Las hormonas tiroideas son las únicas sustancias del organismo quecontienen yodo.
Su síntesis implica la incorporación de yodo a residuos de tirosina(un aminoácido) de la tiroglobulina (glucoproteína).
El I− que ingerimos se transforma en I+ por acción de unaperoxidasa.
Biosíntesis de Tiroxina
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I+
peroxidasa
tirosina
3,5‒diyodotirosina
DIT
I+
peroxidasa
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Dos unidades de DIT se acoplan oxidativamente, con pérdida de lacadena lateral de alanina de una de las unidades, para dar tiroxina.
Biosíntesis de Tiroxina
Cristina Díaz Oliva. Dpto. Química Física Aplicada 33
tiroxina
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La vit K1 (filoquinona) proviene de vegetales de hoja oscura.
Participa en los procesos de coagulación de la sangre.
Se forma a partir del ácido 1,4‒dihidroxinaftoico con fitil difosfato,mediante una Friedel‒Crafts.
En primer lugar, el fitil fosfato se disocia para dar un carbocatiónalílico (estabilizado por resonancia).
Biosíntesis de vitamina K1
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fitil difosfato
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El siguiente paso es la SEAr entre el ácido 1,4‒dihidroxinaftoico y elelectrófilo.
Biosíntesis de vitamina K1
Cristina Díaz Oliva. Dpto. Química Física Aplicada 35
SEAr
R
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A continuación se produce una descarboxilación (pérdida de CO2), yuna metilación con la S‒adenosilmetionina (SAM).
Biosíntesis de vitamina K1
36
S‒adenosil‒homocisteina
CO2
filoquinona
SAM
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![Page 37: Sustitución Electrófila Aromática](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081521/62ba4fa1d62ae9081a19846b/html5/thumbnails/37.jpg)
El fitil difosfato se obtiene a partir de dimetilalil difosfato e isopentenildifosfato, en varias etapas que incluyen adiciones electrófilas.
Esta cadena es un componente esencial en la estructura de diversoscompuestos como la clorofila o el tocoferol (vit. E).
Biosíntesis de vitamina K1
Cristina Díaz Oliva. Dpto. Química Física Aplicada 37
dimetilalil difosfato
isopentenil difosfatogeranil difosfato
all‒trans‒geranil‒geranil difosfato4
fitil difosfato3
2NADP+NADH
H+