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Unidad 3 (Parte 2)
Objetivos
1. Comprender el mecanismo de las reacciones de
sustitución el carbono alfa de compuestos carbonilo
y derivados de ácido.
2. Analizar la estructura de productos de reacciones de
sustitución en el carbono alfa de carbonilos y
determinar los compuestos que les pueden dar
origen.
3. Comprender los mecanismos de las reacciones de
condensación carbonílica.
Lic. Walter de la Roca
1
Alfa halogenación de haloformo (Prueba de yodoformo)
Reacción General:
:O:
+
C
R
CH3
3 X2
:O:
Hidróxido (conc)
C
R
..
O: ..
+
HCX3
Haloformo
Sal del ácido
Carboxílico
(Carboxilato)
Si X 2 = Cl forma HCCl 3 (Cloroformo) líquído
Br forma HCBr 3 (Bromoformo) líquido
I forma HCI 3 (Yodoformo) sólido amarillo
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2
Mecanismo detallado
Primer mol de Base:
:O:
..
:..O
H
C
+
C
H
H
-..
:O:
:O:
H
C
..-
C
C
C
H
H
+
C
C
H
+
-
.. ..
X ..
X:
:..
H
Ion
Enolato
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+
H
H
H
H
Ion
Enolato
Metilcetona
Primer mol de halógeno
-..
:O:
..
O
..
-..
:O:
:O:
C
C
X
+
X
C
C
H
H
H
+
- ..
:..x:
H
Ceto
alfa
monohalogenado
3
Segundo mol de Base:
:O:
H
C
+
C
H
X
..
:..O
-..
:O:
:O:
H
C
..-
C
C
C
H
X
..
O
..
+
X
H
H
H
Metilcetona
alfa monohalogenada
Ion Enolato
Monohalogenado
Hidrogenos más ácidos
Segundo mol de halógeno
-..
:O:
-
.. ..
X ..
X:
:..
+
C
C
X
+
H
Ion Enolato
Monohalogenado
Lic. Walter de la Roca
-..
:O:
:O:
C
C
X
+
X
C
C
H
X
H
+
- ..
:..x:
X
Ceto
alfa
dihalogenado
4
Tercer mol de Base:
:O:
H
C
+
C
X
X
..
:..O
-..
:O:
:O:
H
C
..-
C
C
C
X
X
-
.. ..
X ..
X:
:..
+
C
X
+
X
Ion Enolato
dihalogenado
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X
H
H
Ion Enolato
Dihalogenado
Hidrógeno más
ácido
Tercer mol de halógeno
C
+
X
Metilcetona
alfa dihalogenada
-..
:O:
..
O
..
-..
:O:
:O:
C
C
X
+
X
C
C
X
X
X
+
- ..
:..x:
X
Ceto
alfa
trihalogenado
5
Cuarto mol de Base:
::
..:O:
O -
C + X
C
X X
+
..
:..O
H
X X
:O:
C
X
C
C
HO
X
..
:O
+
C
..
-
X
X
H
Metilcetona
alfa trihalogenada
..
O
:..
:O:
C
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H
X
.. +
..O:-
Sal del ácido
Carboxílico
+
C
H
X
H
+
..
O
..
H
..
O
.. H
..
+ :..
O
H
H
X
Haloformo
6
Ejemplos:
:O:
:O:
C
C
+
Cl2
KOH
Cl
+
H C Cl
Cl
Cloroformo
..
O
..
+
:O:
..
O
..:-
Br2
:O:
+ I2
:O:
3,3-dimetil-2-butanona
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..
OH
- :..
NaOH
..O ..
O:..
..
..
..
O:O
- :..
..
:O:
:O:
+
..
O
..: :O:
I
Br
3 H C Br
Br
Bromoformo
I
+
H C
I
(ppt. amarillo fuerte)
Yodoformo
7
Síntesis Malónica:
Una de las reacciones de alquilación del grupo carbonilo
más antigua y mejor conocida es la síntesis del éster
malónico, un método para preparar un ácido carboxílico a
partir de un haluro de alquilo, en la cual la cadena de
carbono aumenta en dos átomos.
El propanodioato de dietilo, comúnmente llamado malonato
de dietilo o éster malónico, es más ácido que los
compuestos monocarbonílicos (pKa =13) debido a que sus
hidrógenos α están unidos a dos grupos carbonilo. Por lo
tanto, el éster malónico se convierte con facilidad en su ion
enolato por la reacción con etóxido de sodio en etanol.
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8
A su vez, el ion enolato es un buen nucleófilo que reacciona
rápidamente con un haluro de alquilo para dar un éster
malónico sustituido. Observe en los siguientes ejemplos que
se utiliza la abreviatura “Et” para un grupo etilo, -CH2CH3.
Al calentarse con ácido hidroclórico acuoso, el éster
malónico alquilado (o dialquilado) experimenta la hidrólisis
de sus dos grupos éster seguida por la descarboxilación
(pérdida de CO2) para producir un monoácido sustituido.
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Mecanismo:
..:..O
H
H5C2OOC
+
CH
R
..
OH
..
R
H5C2OOC
H
+
CH
..
O
..
R
COOC2H5
COOC2H5
Malonato de
etilo
R
R
..H5C2OOC
..-
+
CH
CH2
+
COOC2H5
..
Br
.. :
-
H2 C
CH
H5C2OOC
H2 C
CH
H5C2OOC
COOC2H5
COOC2H5
NaOH (acuoso)
Calor
(Hidrólisis
Alcalina)
H2 C
CH
-OOC
R
HCl (5%)
COO-
Malonato
R
H2C
CH
COOH
HOOC
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+
R
R
Calor
(arriba 90°C)
Descarboxilación
.. :Br
.. :
H2 C
CH
HOOC
COOH
R
H2C
CH2
HOOC
+
Ácido monocarboxílico
alfa sustituido
CO2 (g)
10
•Nuestro reactivo original es el malonato de etilo
•Podemos sustituir uno ó los dos hidrógenos alfa.
•Obtenemos ácidos monocarboxílicos α- mono ó di-alquil
sustituidos.
•Realizamos al final un descarboxilación
Ejemplos:
CH3
H3 C CH CH2 CH2 CH2 COOH
COOH
CH3
Calor
H3 C
-CO 2
CH
H
CH2 CH2
CH
+
CH3
COO:-
H3 C CH CH2 CH2
COO:-
COOH
Ácido 5-metilhexanoico
CH
H 2O, OH -,Calor
COOC2 H5
COOC2 H5
CH2
C 2H 5ONa
COOC2 H5
Malonato de
etilo
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:-
HC
CH3
+
H3 C CH CH2 CH2 Br
CH3
H3 C CH CH2 CH2
COOC2 H5
CH
COOC2 H5
COOC2 H5
Bromuro de
isobutilo
11
COOC2 H5
COOC2 H5
C 2H 5ONa
CH2
COOC2 H5
:-
Br
+
HC
COOC2 H5
H3 C
CH3
H5 C2 OOC
CH COOC2 H5
CH
H5 C2 OOC
-bromopropionato
de etilo
CH
COOC2 H5
H 2O, OH -,Calor
CH3
HOOC
CH2 CH
COOH
Calor
HOOC
CH
-CO 2
HOOC
CH3
CH
COOH
H
+
NaOOC
CH3
CH CH
NaOOC
COONa
ácido -metilsuccínico
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Ciclación utilizando Síntesis Malónica:
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13
Síntesis del éster acetoacético
Así como la síntesis del éster malónico convierte un haluro de
alquilo en un ácido carboxílico, la síntesis del éster
acetoacético convierte un haluro de alquilo en una metil
cetona que tiene tres carbonos más.
El 3-oxobutanoato de etilo, comúnmente llamado
acetoacetato de etilo o éster acetoacético, se parece
mucho al éster malónico en que sus hidrógenos α están
en un carbono unido a dos grupos carbonilo. Así, éste se
convierte rápidamente en su ion enolato, el cual puede
alquilarse por la reacción con un haluro de alquilo.
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Si se desea también puede realizarse una segunda
alquilación, dado que el éster acetoacético tiene dos
hidrógenos en α que son ácidos.
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15
Al calentarse con HCl acuoso, el éster acetoacético
alquilado (o dialquilado) se hidroliza a un α-ceto ácido, el
cual experimenta la descarboxilación para generar una
cetona como producto. La descarboxilación ocurre de la
misma manera que en la síntesis del éster malónico e
involucra la formación de un tautómero enol de una cetona
como producto inicial.
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CH 3COCH 2COOC 2H 5
C 2H 5ONa
Éster acetoacético
..
CH 3COCHCOOC 2H 5
RX
CH 3COCHCOOC 2H 5
R
Éster
monoalquilacetoacético
H 2O, OH Calor
CH 3COCHCOO: -
H 3O+
CH 3COCHCOOH
-
R
R
Calor
-CO 2
C 2H 5ONa
CH 3COCH 2- R
..
CH 3COCCOOC 2H 5
Síntesis Acetoacética:
Acetona
monosustituida
R
R'X
R'
R'
CH 3COCHCOO: -
CH 3COCCOOC 2H 5
R
Éster
dialquilacetoacético
H 2O, OH Calor
R
H 3O+
R'
CH 3COCHCOOH
R
Calor
-CO 2
CH 3COCH - R
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R'
Acetona
Disustituida
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Ejemplos:
..-
CH 3COCHCOOC 2H 5
CH 3
CH 3COCHCOOC 2H 5
C 2H 5ONa
+
H 3C
CH
H 3C CH CH 2
CH 3
CH 2 Br
Bromuro de
Isobutilo
-Isobutilacetoacetato
de etilo
H 2O, OH Calor
CH 3COCH 2COOC 2H 5
Acetatoacetato de etilo
CH 3COCHCOOH
H 3C CH CH 2
CH 3
Calor
H 3O+
CH 3COCHCOONa
H 3C CH CH 2
CH 3
-CO 2
CH 3COCH 2
H 3C CH
CH 2
CH 3
5-metil-2-hexanona
-monoalquilmetilcetona
18
CH3
CH 3CH 2CH 2
CH C
COOH

CH3
-CO 2
O
C
CH 3CH 2CH 2
C
COONa
H 3O+
CH 3CH 2CH 2
CH3
C
C
CH3
CH3 O
CH3 O
3-metil-2-hexanona
H 2O, OH Calor
-dialquilmetilcetona
COOC2 H5
COOC2 H5
CH 3-Br
+
CH 3CH 2CH 2
Bromuro de
metilo
C
..
-
C
CH 3CH 2CH 2
CH3
C
C
CH3
CH3 O
O
-metil--n-propilacetoacetato de etilo
C 2H 5ONa
COOC2 H5
CH 3CH 2CH 2
CH
C
CH3
O
CH 3CH 2CH 2-Br
+
..
H5 C2 OOC
CH
C
CH3
O
Bromuro de
n-propilo
C 2H 5ONa
H5 C2 OOC
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CH2 C
O
Acetoacetato
de etilo
CH3
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Conclusiones de síntesis acetoacética:
•Utilizamos como el reactivo que tiene hidrógenos alfa
Acetoacetato de etilo
•Podemos obtener alfa mono ó dialquil-metilcetonas
•Al finalizar siempre se da una descarboxilación.
¿Qué aprendimos en la presentación?
1. Prueba de yodoformo, en medio básico
2. Síntesis Malónica
3. Síntesis Acetoacética.
Bibliografía:
Capitulo No. 22 McMurry, séptima Edición, paginas de 855
al 863.
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