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Universidad de Antioquia
Instituto de Química
Tercer Taller Química orgánica II
Enoles y enolatos
Compilado por: León Felipe Otálvaro Tamayo
Primera parte: Tomado de Pine, Hendrickson, Cram and Hammond. Química
Orgánica. Cuarta edición.
1. Sugiera un factor que contribuya a la mayor estabilidad del enol de un
compuesto 1,3-dicarbonílico en comparación con un compuesto
monocarbonílico.
2. Un mecanismo posible para la tautomería ceto-enólica sería el
desplazamiento intramolecular del protón al oxígeno. ¿Qué nos dice la
observación de que el proceso está sujeto a catálisis ácida o básica en
relación con este posible mecanismo?
3. ¿Cuál de las dos estructuras resonantes del ión enolato de la acetona es
de esperar que contribuya más al híbrido de resonancia? ¿Por qué?
4. Los resultados experimentales de la halogenación de la 2-butil fenil
cetona muestran que las velocidades de reacción con Cl2, Br2 o I2 son
idénticas. ¿Qué nos indica esto con respecto a las velocidades de la
etapa de halogenación real (la adición del halógeno al ión enolato) en los
tres casos mencionados?
5. Escriba todos los productos formados en la reacción aldólica del
propanal con el butanal en base acuosa (suponiendo que no tiene lugar
deshidratación).
6. a) Justifique la observación de que se obtiene muy poco producto de
auto condensación en la reacción catalizada por base de cantidades
equimolares de 2-metilpropanal y formaldehido.
b) Proponga un mecanismo para esta reacción aldólica mixta.
7. La reacción promovida por base del citral con 2-butanona conduce a dos
metilpseudoyononas isómeras. Proponga estructuras para cada uno de
dichos productos y justifique su formación.
8. Sintetice cada uno de los siguientes compuestos mediante una reacción
aldólica:
O
a)
OH
e)
CHO
H
b)
O
c)
OH O
OH
f)
CHO
O
g)
H
d)
h)
OH
OH O
9. Indique el producto orgánico principal de cada una de las siguientes
reacciones:
10. ¿Por qué en los iluros de fósforo y de azufre se representan estructuras
resonantes con enlace sencillo y otras con enlace doble, mientras que
en los iluros de nitrógeno se representan sólo con enlace sencillo?
11. Escriba las ecuaciones químicas de la reacción de
con:
a) Formaldehído
b) Ciclopentanona
c) Benzaldehído
12. La imina que se forma en la reacción entre la p-metilanilina y el
benzaldehído en ácido diluido es un sólido estable (p.f. 35ºC).
a) ¿Por qué hay que esperar que esta imina sea más estable que las
formadas a partir de aminas alifáticas simples y aldehídos?
b) Proponga un mecanismo para su formación.
13. a) La preparación de una enamina en general suele hacerse eliminando
el agua del medio de reacción. ¿Por qué es esto tan importante?
b) Proponga un mecanismo para la formación de la enamina de la
ciclohexanona y la pirrolidina.
14. Escriba la ecuación química de la reacción del p-metoxibenzaldehído
con:
Proponga un mecanismo para la formación de la oxima a pH = 5
15. Prediga el (los) producto(s) de cada una de las siguientes reacciones:
a) (CH3)2CHCH2C
1.Et2O
2.H3O+
N + C6H5MgBr
b) p-CH3C6H4CH2NH2 + 2HCO2H + 2HCHO
c) CH3CH2COCH3 + CH3CH2MgBr
1.Et2O
2.NH4Cl/H3O+
+
d) (CH3)2NH + HCHO + C6H5COCH3 EtOH/H3O
e) CH3CH2COCH2CH3 + NaBH4
1.THF
2.H3O+
f) C6H5CH2COCH2CH2C6H5 + HOCH2CH2OH Ácido p-toluensulfónico
g) C6H5CHO + H2NOH NaOAc/H2O
h) CH3CH2CH2CHO NaOH/H2O
i) C6H5CH2OH + CH3CH2MgCl
1.Et2O
2.H3O+
j) C6H5CH2COCH3 + HSCH2CH2CH2SH Ácido p-toluensulfónico
k) CH3COCH2CH2CHO NaOH/H2O
l) C6H5COCOC6H5 + C6H5CH2COCH2C6H5 KOH/EtOH
m) O
1.Et2O
O + (CH3)2CHMgBr 2.NH Cl/H O
4
2
n) CH3CHO + Na+HSO31.calor
CHO + NaOH
2.H3O+
o) 2 H3C
CH3
p) C6H5COC6H5 + LiAlH4
O
1.Et2O
2.H3O+
NaOH/H2O
q) 2
CHO
16. El pentaeritritol (2,2-bis-hidroximetil-1,3-propanodiol) es el precursor
sintético del importante explosivo tetranitrato de eritritol. El poliol se
prepara por reacción del formaldehído con acetaldehído en presencia de
hidróxido cálcico.
Justifique la formación del pentaeritritol.
HO
HO
OH
OH
Pentaeritritol
17. La reacción entre dos moléculas de aldehído (en general aromático) en
presencia de ión cianuro produce una benzoína (una α-hidroxicetona),
también llamada aciloína. El cianuro es necesario para que la reacción
tenga lugar, pero es regenerado al final de la secuencia. Esta reacción
se parece a las reacciones aldólica y de Cannizzaro. Proponga un
mecanismo para la formación de 4,4-dimetoxibenzoína mediante esta
reacción de condensación benzoínica.
18. Cuando la reacción aldólica cruzada promovida por base entre el 2metilpropanal y el formaldehído (problema 6) se lleva a cabo usando
exceso de formaldehído, el producto final (que se obtiene con un
rendimiento de alrededor del 90 por 100) es el 2,2-dimetil-1,3propanodiol. Proponga un mecanismo que justifique la formación de
dicho producto.
19. Proponga una secuencia sintética para preparar cada uno de los
siguientes compuestos a partir de los reactivos indicados. Pueden
utilizarse productos orgánicos con uno o dos átomos de carbono y
cualquier disolvente o reactivo inorgánico.
a) 1-Fenil-2-butanona a partir de cianuro de bencilo
b) CH3CH
CHCHCH2CH3 a partir de acetaldehído
OH
c) 2-Feniletilamina a partir de cianuro de bencilo
d) CH3CH
CHCH2OH a partir de acetaldehído
OH
O
e) (CH3)2C
CHCHCH
f) C6H5CH
CHCH
C(CH3)2 a partir de CH3CCH3
CHCH2OH a partir de C6H5CHO
g) CH3CH(SC2H5)2 a partir de acetaldehído
20. La reacción del haloformo se utiliza como ensayo cualitativo de metil
cetonas. Normalmente, la cetona se trata con yodo en medio acuoso
básico. La reacción implica la halogenación de la metil cetona seguida
por sustitución con ión hidróxido del carbanión triyodometilo, un buen
grupo saliente.
O
O
CH3 + I2
NaOH/H2O
O Na
+ HCI3
a) Proponga un mecanismo, paso por paso, para la reacción del
haloformo de la acetofenona.
b) ¿Es de esperar que el acetaldehído experimente la reacción del
haloformo?
c) Los halógenos forman soluciones oxidantes (NaOX) con el hidróxido
sódico acuoso, lo que justifica que ciertos alcoholes como el etanol,
2-propanol y 2-butanol experimenten la reacción del haloformo.
Escriba la ecuación química para la reacción del haloformo del 2butanol, utilizando NaOH/H2O/I2.
21. Justifique el hecho de que el β-cetoéster sea el ácido más fuerte de la
secuencia de la reacción de Claisen.
22. Indique de qué manera los siguientes resultados experimentales dan
soporte al mecanismo propuesto para la reacción de Claisen de los
ésteres:
a) Cuando se trata el 2-fenilpropanoato de metilo con metóxido potásico
en metanol, el éster se racemiza más rápidamente de lo que tiene
lugar la condensación.
b) Cuando el acetato de etilo reacciona con etóxido sódico en etanolOD, el deuterio se acumula en el acetato de etilo más rápidamente
de lo que tiene lugar la condensación de Claisen.
23. ¿Por qué el alcóxido que se utiliza como base en la condensación de
Claisen es normalmente la base conjugada de la porción alcohólica del
éster? Es decir, ¿por qué se utiliza metóxido con los ésteres metílicos,
etóxido con los ésteres etílicos, etc.?
24. Dibuje las fórmulas estructurales y dé nombres para todos los
productos de condensación esperados de la reacción del propanoato de
etilo con el butanoato de etilo en etóxido sódico – etanol, seguida de
adición de ácido diluido.
25. Una técnica experimental para minimizar la auto condensación del
componente enolato en la reacción mixta de Claisen consiste en utilizar
una base fuerte. ¿Cuál es el fundamento de este método?
26. La acilación catalizada por ácido de cetonas, si bien no es un método tan
común como la reacción en medio básico, puede resultar un proceso
sintético de utilidad. Aparentemente, la reacción transcurre a través del
enol de la cetona. Proponga un mecanismo para la reacción de la
acetona con el anhídrido acético en presencia de BF3, un ácido de
Lewis.
27. Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a las reacciones que
tienen lugar cuando se trata cada uno de los siguientes compuestos con
etóxido sódico en etanol, añadiendo ácido diluido en el tratamiento del
crudo de reacción.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
2-Metilpentanoato de etilo.
3-Metilpentanoato de etilo.
2-Metilciclohexanona y formiato de etilo.
Acetofenona y 2-metilpropanoato de etilo.
Ciclobutilacetato de etilo y carbonato de dietilo.
2-Metilheptanodiato de dietilo.
28. Proponga un mecanismo para la siguiente reacción:
29. Las siguientes síntesis están relacionadas con la reacción aldólica, pero
en ellas se lleva a cabo una acilación, como la reacción de Claisen.
Sugiera un mecanismo para cada una de estas reacciones de utilidad
sintética:
30. a) Proponga un mecanismo para la fragmentación de la 2acetilciclohexanona con hidróxido sódico para formar ácido 7oxooctanoico.
b) En esta reacción también se obtienen, con bajo rendimiento,
ciclohexanona y ácido acético. Indique cómo pueden originarse estos
productos.
31. Utilice las energías promedio de enlace de la siguiente tabla para
calcular ∆Hº para la reacción de descarboxilación
Energías promedio de enlace ∆Hº a 25ºC
Moléculas diatómicas
Kcal/mol
KJ/mol
Moléculas poliatómicas
104.2
436
37.5
157
58.0
243
46.3
194
36.5
153
135.9
568
103.1
431
87.4
365
71.4
299
119.1
498
225.9
945
99
414
83
347
146
610
200
836
86
359
192
803
166
694
176
736
179
748
73
305
147
615
213
890
C F
116
485
C Cl
81
339
68
284
51
213
111
464
35
146
52
217
48
201
93
389
39
163
53
221
100
418
145
606
83
339
54
226
S H
32. La descarboxilación del ácido acetoacético en presencia de bromo
conduce a 1-bromo-2-propanona. Se demostró que la velocidad de
descarboxilación no depende de la concentración de bromo y que la
bromación observada no tiene lugar tras la formación de la cetona posible
producto de la reacción (acetona). Comente el mecanismo general de
descarboxilación en relación con estos resultados.
33. ¿Por qué los β-cetoácidos se descarboxilan más fácilmente que los
gem-diácidos (1,1-diácidos)? (considere el intermedio enólico).
34. Proponga un mecanismo para la descarboxilación del ácido 2-ciano-2ciclohexiletanoico.
35. Dé un nombre y una fórmula estructural para el principal producto
orgánico de cada una de las siguientes reacciones:
CO2H
a)
b)
CO2H
H3O+
calor
O
C6H5 KOCH3
O
O
c)
O
H3O+
calor
O
C2H5
d)
O
O2N
e)
OH
O
calor
O
O
f)
C2H5 1.NaOH/H2O
2.H3O+/calor
O
CO2C2H5 KOH/H2O
CH3
36. Los ésteres nítricos (nitratos) pueden formarse a partir de ácido nítrico y
un alcohol. Los compuestos polinitrados se utilizan a menudo como
explosivos. Sugiera un mecanismo para la formación de los explosivos
nitroglicerina (trinitrato de glicerol) y tetranitrato de pentaeritritol (ver
problema 16).
37. Las siguientes reacciones, aunque poseen una utilidad sint ética limitada
en los laboratorios modernos, son de interés histórico en el desarrollo de la
síntesis orgánica. Comente los aspectos característicos de cada
transformación:
a) La transformación de Knoevenagel:
b) La reacción de Perkin:
c) La condensación de Stobbe:
38. Sugiera una síntesis para cada uno de los compuestos siguientes,
utilizando los productos de partida indicados. Puede utilizar otros
compuestos orgánicos de uno o dos átomos de carbono y cualquier reactivo
inorgánico. Indique cada paso sintético.
O
a)
CO2CH3 a partir de
O
O
b)
H3C
COCO2CH3 a partir de H3C
c) (CH3CO)3CH a partir de CH3COCH3
f)
OH
a partir de
O
O
OH
C2H5
g)
a partir de
CN
O
h)
O
a partir de
N
CH3
N
(pista: los hidrógenos del CH3 son ácidos ¿por qué?
i)
CH2CH2CN
O a partir de
j)
CH2CH2CN
OH
a partir de
k)
CO2H
CO2C2H5
a partir de CH3CO2C(CH2)5CO2CH3
O
l)
OH
CH(CH3)2 a partir de CH3CH2CH2Br, (CH3)2CHBr y C6H5Br
C6H5
39.a) El diceteno, el dímero del ceteno, es un útil reactivo para la
introducción de grupos acetoacetilo. Proponga un mecanismo para las
siguientes reacciones típicas del diceteno:
b) Escriba un mecanismo para la siguiente reacción del diceteno:
COCH3
O
2-Hidroxiciclohexanona + diceteno
O
c) El producto del apartado b, por tratamiento con HCl/HOAc/H2O
conduce al compuesto aromático que se muestra a continuación, más
estable. Considerando pasos tales como enolización, hidrólisis de éster
y deshidratación
isomerización,
de
aldol,
sugiera
un
mecanismo
para
esta
40. Sugiera un mecanismo para cada una de las siguientes reacciones:
a) CH2(CO2C2H5)2 + H2C CHCN
NaOC2H5 (H C O C) CHCH CH CN
5 2 2 2
2
2
C2H5OH
b)
O
N
H3O+
CO2CH3
+
c) HCHO + 2CH2(CO2C2H5)2 NaOEt/EtOH
d)
O
O
NH2
+
CO2CH3
+
H
N
(H5C2O2C)2CHCH2CH(CO2C2H5)2
O
calor
+ CH3OH
N
H
e)
CO2CH3
CO2CH3
O
CO2CH3
HN
+ NH2OH
O
O
+ 2CH3OH
41. ¿Qué par de reactivos conduciría a cada uno de los siguientes
productos mediante una reacción de adición conjugada?
a)
O
COCH3
O
e)
OH
OCH3
b) (CH3)2NCH2CH2CN
OH
c) (H3CO2C)2CHCH2CH2CO2CH3
d)
O
f)
O
O
O
CN
42. Cuando se deja reaccionar una mezcla equimolar de formaldehído,
acetona y acetoacetato de etilo en presencia de una base débil, se obtiene
el compuesto A con buen rendimiento. Utilice fórmulas estructurales para
seguir el mecanismo de este proceso.
43. Sugiera una ruta sintética para cada una de las siguientes
transformaciones:
Segunda parte: Tomado de Vollhard, Schore. Organic Chemistry, Structure
and function. Fifth edition.
44. Write the products (if any) of deuterium incorporation by the treatment of the
following compounds with D2O-NaOD.
45. Bicyclic Ketone A rapidly equilibrates with a stereoisomer upon treatment
with base, but Ketone B does not. Explain.
46. The reaction with base of the compound shown in the margin gives three
isomeric products C8H12O. What are they? (Hint: try intramolecular alkylations.)
47. Alkylations of the enolate of ketone A are very difficult to stop before
dialkylation occurs, as illustrated here. Show how you would use an enamine to
prepare monoalkylated ketone B.
48. Prepare the following compounds from any starting material, using aldol
reactions in the crucial step. (Hint: The second preparation requires a double
aldol addition.)
49. Propose a synthesis of 3-phenyl-2-methyl-1-propanol starting from
propanal.
50. Propose syntheses of the following compounds by Michael or Robinson
reactions.
51. Give the product(s) of the following reaction sequences:
52. Write the final products of the following reaction sequences:
a)
O
NaOCH3, CH3OH
calor
+
O
b)
O
H3C
CH3
KOH, CH3OH
calor
+
O
c)
O
1.LDA,THF
2.HC CCOCH3
53. Propose syntheses of the following compounds by using Michael additions
followed by aldol condensations (i.e., Robinson annulation). Each of the
compounds shown has been instrumental in one or more total syntheses of
steroidal hormones.
a)
O
b)
Me
OCH3
O
CH3
c)
O
H3CO
CHO
O
H3CH2CO2C
d)
O Me
O
54. Devise reasonable plans for carrying out the following syntheses. Ignore
stereochemistry in your strategies.
55. Write reagents (a, b, c, d, e) where they have been omitted from the
following synthetic sequence. Each letter may correspond to one or more
reaction steps. This sequence is the beginning of a synthesis of germanicol, a
naturally occurring triterpene. The diol used in the step between (a) and (b)
provides selective protection of the more reactive carbonyl group.
a
O
Me
Me
O
O
Me
Me
Me
Me
O
c
O
O
Me
O
d
O
H
Me
Me
Me
Me
Me
O
O
O
O
O
O
Me
O H+, HOCH2CH2OH Me
Me
Me
e
O
H
O
Me
O
H
Me
Me
Me
H
Me
Me
HO
H
Me
Me
H
Me
Germanicol
Me
H
Me
H
Me
O
b