Maestría en Ciencias Químicas
        y Bioquímicas
  Universidad Autónoma de
       Yucatán UADY




       Síntesis Orgánica




   Presentado por:
            Q. Jesús Alfonso Patrón Vázquez


           Mérida, Yucatán, México
Antes de comenzar, recordemos:
Análisis Retrosintético: El proceso lógico del análisis de la estructura de una
molécula objetivo para discernir una posible síntesis paso a paso

Flechas de Retrosíntesis: A       B (B es precursor de A)
                               (Significa que puede ser hecho a partir de)

Interconversión de Grupo Funcional: (FGI)

Adición de Grupo Funcional: (FGA)

Remoción de Grupo Funcional: (FGR)

Desconexión: La forma reversa de un enlace que se forma en la reacción

Sintón dn : Nucleófilo funcionalizado (d, donor) con el heteroátomo del
grupo funcional enlazado al enésimo átomo de carbono

Sintón an: Electrófilo funcionalizado (a, aceptor) con el heteroátomo del
grupo funcional enlazado al enésimo átomo de carbono
Para compuestos que consisten en dos partes unidas por un
heteroátomo. Desconexiones C-O, C-N, C-S (esteres, éteres,
amidas, etc.)
Polaridad normal en una desconexión C-X




Polaridad reversa en una desconexión C-X
Retrosítesis del benzoato de
bencilo (repelente de insectos y
solvente para perfumes)



Retrosíntesis
del Propanil
 (herbicida)
Síntesis del
 Propanil
(herbicida)




 Alternativa a la síntesis de ésteres
Retrosíntesis
del perfume de
   gardenia




  Síntesis del
                  Cualquiera de las dos
  perfume de
                  funciona bien
 gardenia vía a
En varios casos la elección de la ruta es muy importante porque sólo uno
 de los dos funciona bien.

                       Ejemplo:




pKa fenol: 10, pKa alcohol:
15
En este caso particular, la polaridad inversa no puede ser
          aplicada
  E

IMPORTANTE



  La reacción no
                                      Especie           Especie
  funciona!!!!                        adecuada!!        inadecuada!
                                                        !!




                                                         ¡Explosivo!
Otra manera de sintetizar éteres es a través de alcoholes




                                    Transformarlo en
                                    halógeno




Si el éter es simétrico, este puede ser preparado tratando los alcoholes
con ácido.
La desconexión es la misma que la de los éteres

 Retrosíntesis
      del
 clorbenside
  (acaricida)




Los tioéteres simétricos pueden ser preparados por Na2S en presencia de los
correspondientes haluros de alquilo




Es también posible utilizar compuestos con tosilo o mesilo para sintetizar tioéteres y
éteres
La quimioselectividad surge por dos grupos de diferente reactividad. Por lo
que debe considerarse:
1. La reactividad de dos diferentes grupos funcionales




2. La reacción de uno de dos grupos idénticos




3. La reacción de un grupos una sola vez cuando reacciona dos veces, como
en la síntesis de tioles
Pauta 1. Si dos grupos tienen reactividad distinta, el más
reactivo se puede hacer reaccionar sólo
Retrosíntesis del
paracetamol
(analgésico)




Síntesis del
paracetamol
(analgésico)




 Las aminas son más nucleofílicas que los fenoles
Retrosíntesis de la
ciclometicaina
(anestésico local)




La quimioselectividad se produce por el OH y CO2H. ¿Quién actuará como
nucleófilo? El hidroxilo es más nucleofílico que el ácido carboxílico, pero no
lo suficiente para reaccionar con el haluro de alquilo.
Síntesis de la
ciclometicaina
(anestésico local)
Pauta 2. Uno de los dos grupos idénticos pueden dar un
rendimiento razonable por un número de métodos
a) Si el producto de la primera reacción es menos reactiva
que el material partida, la doble reacción puede evitarse




b) Si el material de partida y el producto de la primera
reacción son de aproximadamente igual reactividad, la
reacción con un equivalente del reactivo puede producir
un rendimiento moderado
c) El mejor método es combinar los dos grupos
funcionales idénticos en un grupo funcional que
reacciones una vez para dar un producto de mucho menor
reactividad que el material de partida.
Ejemplo:

Retrosíntesis
Alcoholes
Retrosíntesis




Síntesis




Retrosíntesis




Síntesis
Carbonilos
Retrosíntesis




Síntesis
Carbonilos
Retrosíntesis




Síntesis




Retrosíntesis




Síntesis
Nitrilos
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis
Reacción de Michael
Retrosíntesis




Síntesis
Si es posible, evitarlos… Cada grupo protector añade dos pasos a la
síntesis: Protección-Desprotección
Síntesis que requiere grupo protector


                                                       Ácido
                                                       salicílico


Síntesis




                                             Subproducto, el Br2 también e
                                             oxidante
Síntesis revisada
Aminas primarias




Muy inestables

Aminas secundarias
                              Mala
                              desconexión, no
                              muy utilizado
Problema de polialquilación
Solución general
Reducción de carbonilo




Aminación reductiva
Ejemplos:
Aminas terciarias




Otra manera de hacer aminas
Reacción
Ritter
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




                Desconexión
Síntesis        C-C
Retrosíntesis




Síntesis
Aldehídos y cetonas
Retrosíntesis




Síntesis
Ácidos carboxílicos
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis




Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis del Darifenacin
(tratamiento de incontinencia
urinaria, Pfizer)




Síntesis del Darifenacin (tratamiento
de incontinencia urinaria, Pfizer)
THF seco, -78°C
El grupo PhS estabiliza el reactivo organo-cúprico con un grupo t-Bu que se
transfiere limpiamente al cloruro de ácido
Uso de agentes acilantes menos electrofílicos que los ésteres




Intercambio de un halógeno por litio.

                               Desprotonación
Un reactivo equivalente en la síntesis de cetonas es un nitrilo. La adición
de un reactivo Grignard produce el intermediario 29, el cual es estable bajo
las condiciones de reacción. La hidrólisis ácida en solución acuosa genera
la cetona




Este tipo de reacciones pueden producir ciclaciones intramoleculares
Se puede autocondensar

Se necesita convertir completamente la cetona en un enolato derivado que
no sufra una autocondensación
Un buen ejemplo del uso de esta estrategia es en la síntesis de terpenos
(desconexión tipica 1,2 C-C)
Retrosíntesis




Síntesis
Desconexión general




Como nucleófilos se utilizan reactivos Grignard o compuestos organolíticos ,
sin embargo se añade cobre para asegurar la adición conjugada.
Ejemplo:
Retrosíntesis




Síntesis




Los compuestos aromáticos son suficientemente buenos nucleófilos para
adicionarse bajo condiciones de Friedel-Craft sin la necesidad de utilizar
reactivos organometálicos.
Ejemplo:
Retrosíntesis




La mejor ruta es la a, porque el ataque se da en la posición b por la parte
posterior, mientras que en al puede ocurrir es mismo ataque o en ataque en la
posición d.
Síntesis
Por deshidratación de alcoholes




Los ácidos deben ser relativamente fuertes y el contra ion debe tiene que ser
no nucleofílicos. Los ácidos populares son KHSO4, TsOH y POCl3 en piridina.




La eliminación de hógenos sigue esencialmente la misma estrategia que la
deshidratación
Es el método mas importante para sintetizar alquenos. La reacción ofrece
control total sobre la posición del doble enlace y algo de control sobre la
geometría. Generalmente se obtiene un Z-alqueno.
Las sales de fosfonio son estables por lo que cualquier sustancia que
estabilice el anión también estabilizará el iluro y esto invertirá la
estereoselectividad favoreciendo el E-alqueno. Una posible explicación es
que la formación de la betaína es reversible si el iluro es estabilizado y sólo
la eliminación mas rápida ocurrira para dar el E-alqueno
Aplicaciones:
Antagonistas leucotrienos
Retrosíntesis
Cuando se tienen sustituyentes que estabilizan mucho el anión, como en
42, el iluro puede no reaccionar con la cetona; por lo que se recurre al uso
de aniones de ésteres de fosfonato (variante de Horner-Wadsworth-
Emmons).
Dienos




Produce E-alqueno   Iluro no estabilizado: Z-
                            alqueno
Síntesis
pKa = 25
Reacción de los alquinos con electrófilos




Desconexión
Ejemplo:
Retrosíntesis




Síntesis
Hidrogenación catalítica   Electrones solvatados
 con catalizador Lindlar
Proceso Reppe




Ejemplo:
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis
Síntesis de Dienos
Desconexión




Síntesis
Hidratación catalizada por ión mercurio (II)
Muestra regioselectividad
Esto debido a que:




Sin embargo, el compuesto 49 no puede ser aislado porque en soluciones
acuosas diluidas básicas se cicla (52)
Droga anti SIDA que contienen un alquino
Retrosíntesis de la Efavirenz (Inhibidor de transcriptasa inversa, Merck)
Síntesis de la Efavirenz (Inhibidor de transcriptasa inversa, Merck)




Si la ciclación no se completa, el producto es el alquinilo de litio, el cual
puede añadirse directamente a 55 para obtner el Efavirenz
Reacción pericíclica entre un dieno conjugado u un alqueno (dienófilo)
conjugado con, usualmente, un grupo electrosustractor Z.




Desconexión:
La reacción ocurre en un solo paso, por lo que no hay oportunidad a que el dieno o
el dienófilo roten.
Estereospecificidad del dieno




Lo reactivos se aproximan en planos paralelos.
Favorecido      Mas estable
           Cinéticamente

Existe una intección
entre los carbonilos y
el dieno. El rol de los
EWG en el dienófilo es
atraer al dieno a través
del espacio
En las reacciones de Diels-Alder asimétricas la regioselectividad es una
cuestion. Una explicación completa se puede encontrar en el libro de Ian
Flemig. Una simple mnemotecnia para predecir la regioselectividad es
considerar que la reacción de DA presenta un estado de transición aromático
(seis electrones pi deslocalizados) y por tanto serán directores orto, para.
La estereospecificidad, estereoselectividad y la regioselectividad
combinada en reacciones de DA dan un control sin precendentes. En el
ejemplo de la Tilidina (47), utilizado en casos severos de dolor, es
obviamente una reacción DA. La regioselectividad es orto y el estado de
transición es endo
Evitar esta ruta porque 55
carece de carbonilos y no
reaccionara
Las reacciones intramoleculares son mas fáciles que las intermoleculares y a
menudo mo siguen las reglas usuales. Algunos de ellos no necesitan
carbonilos, muestran selectividad exo en lugar de endo y la ciclación da un
producto meta.
En un mundo ideal todas las reacciones químicas deberían ser realizadas en
agua porque el disolvente es el principal subproducto de todos los procesos
químicos y son difíciles de reciclar. Muchas reacciones con agua como
solvente son virtualmente imposibles porque los reactivos y/o catalizadores
son incompatibles y/o insolubles en agua. Pero las reacciones DA son
rápidas y mas estereoselectivas en agua aunque los reactivos generalmente
no se disuelvan.
El grupo carbonilo es el grupo funcional mas importante en síntesis orgánica
porque ellos naturalmente pueden ser carbonos electrofílicos o nucleofílicos.




 Desconexión para generar electrófilo




 Desconexión para generar nucleófilo
Síntesis




Sintones nucleofílicos y electrofílicos




Desconexión para obtener sintón tipo d2
Desconexión para obtener sintón tipo d2 y a3
Desconexión




Síntesis
Desconexión




Síntesis




Desconexión de carbonilos β,-insaturados




Síntesis de carbonilos β,-insaturados
Dos moléculas
reaccionan general
Desconexión
Ejemplo
Desconexión




Síntesis




Intramoleculares:
Sin embargo para efectos prácticos se   Esta ruta debe
prefiere la ruta a- Autocondensación    funcionar
Las ciclaciones intramoleculares son muy favorables




La ruta parece                           Mejor alternativa
inestable
Condensación aldólica cruzada
                                Las tres preguntas claves para una
                                exitosa condensación cruzada:
                                1. ¿Qué compuesto formará un
                                   enolato/puede enolizarse?
                                2. Si es una cetona asimétrica: ¿De
                                   que lado se formará el enolato?
                                3. ¿Qué compuesto actuará como
                                   electrófilo?
En general, los carbonilos que son mas fácilmente enolizables, son también más
electrofílicos.




Ejemplo:




                                                   Se autocondensará
Los compuestos en recuadros verdes (11, 9) son inestables y en realidad no
se forman. Los compuestos en azul y morado son mas probables que se
formen. Sin embargo el único producto formado es 16.
Si un compuesto que no se enoliza porque no tiene protones en el átomo de
carbono alfa, toman parte en la condensación como electrófilos.




Los carbonatos son útiles para añadir grupos -COOR
Los aldehídos aromáticos condensan muy bien con cetonas alifáticas




 Otro ejemplo de carbonilo no enolizable es el ácido glioxílico 34.




 Reacción de Mannich
Requiere de formaldehido, (electrófilo no enolizables), una amina y una cetona
enolozable




                               Producto Mannich
Añadiendo un halogenuro de alquilo el producto Mannich puede formar un
alqueno por eliminación. Algunas veces el hidrocloruro de la base Mannich se
elimina por calentamiento y la vinil cetona puede ser hecha por esta manera.




 Si se requiere de una base, el bicarbotano es lo suficientemente fuerte para
 eliminar la sal de amonio para formar la enona.
Compuestos β-dicarbonílicos como enoles específicos en condensaciones
de carbonilos
Condensación Koevenagel. Requiere solo una mezcla buffer de amina y ácido
carboxílico




Enolatos de litio
Una de las mas importantes contribuciones de los enolatos de litio es la
estereoselectividad. Muchos esteres obstaculizados como 78 forma trans
enolatos y presentan alta selectividad en favor al aldol anti.




Otra contribución importante es la regioselectividad de la formación del
enolato en cetonas asimétricas. Forman el enolato de lado menos sustituido
Ejemplo
(control cinético)
Retrosíntesis
Síntesis
Reactios Witting como enolatos específicos




Enaminas como enoles específicos
El mejor equivalente de un enol son las enaminas. Esos compuestos son
estables, fáciles de sintetizar a partir de aldehidos y aminas secundarias,
reaccionan con electrófilos de la misma manera que un enol para dar una sal
de iminio que se hidroliza para conseguir un aldehído-
Los intermediarios generados por las aminas cíclicas, como la morfolina
101, son enaminas

Restrosíntesis




Síntesis
La acilación es una buena manera de sintetizar compuestos 1,3-
dicarbonílicos, por ejemplo el aldehído 104 que requiere un enol específico.
Retrosíntesis




Síntesis
La cetona asimétrica puede formar un enonlato a cada lado y del lado de 109
parece necesitar un enolato específico para controlar la reacción aldólica.
Sin emabargo el producto 109 no puede eliminar agua, mientras que 111 si.
Bajo condiciones equilibrantes 112 es el único producto




La reacción siguiente presenta una base débil y piperidina. El control es una
mezcla intramolecular, con formación de un enolato estable e impedimento
estérico.
La lactora reacciona regioselectivamente con benzaldehído en solución
ácida. La ruta hacia 116 no puede deshidratarse mientras que la ruta hacia
118 puede deshidratarse
Adición Michael




                  Aceptor Michael
Carbono        Ruta mas adecuada
pentavalente
Ejemplo:
Ejemplo:

Desconexión




Síntesis
Las enaminas son enoles equivalentes específicos y son particularmente
buenos en las adiciones.
Ejemplo del uso de enaminas
Desconexión




Síntesis




El mejor enol específico equivalente para la adición Michael son los eteres sili
enol.
Los RCHO y RCOCl sufren pobres adiciones conjugadas, mientras que las
cetonas los ésteres son mejores




EWG pueden ser añadidos en la posición alfa y ser removidos fácilmente
después de la nueva formación de enlace C-C. Estos grupos son activantes
en lugar de grupos protectores
Condensación aldólica y adición Michael combinada




Síntesis
Ejemplos
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis
El reactivo más simple para un anión acilo es el ión cianuro, uno de los pocos
carbaniones genuinos. Después de la adición a un aldehído, el resultado es
una cianohidrina que puede convertirse en un gran rango de compuestos. El
ión cianuro representa a los sintones mostrados en recuadros.
A pesar de esta versatilidad, el cianuro se añade sólo a un átomo de carbono
y se necesita otro equivalente acil anion general
Desconexión




Síntesis
Ejemplo:
Desconexión
Síntesis




           La anillación Robinson puede ser completada por
           preparación de la enona 15 en ácido y combinada
           con la enamina del i-PrCHO o simplemente
           combinando 16 X=OMe con i-PrCHO en base
Hay otros acil anión equivalentes que son ideales para la estrategia y
control. Por ejemplo el Feniaglicodol 19 usado para el tratamiento ligero de
epilepsia
Retrosíntesis




Síntesis
Otros tipos de acil aniones equivalentes: Los ditianos son tioacetales de
aldehídos que pueden ser desprotonados entre los dos átomos de azufre
Desconexión




Síntesis
Ejemplo:




           Se escogerá este para caso práctico

Síntesis
Ejemplo:
Retrosíntesis
Síntesis




Retrosíntesis




Síntesis
Condensación de la benzoina

Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis
Otra alternativa a la síntesis anterior es:




Retrosíntesis de la
Metilenomicina
(antibiótico)




Síntesis de la                           Control termodinámico: 26 no se
Metilenomicina                           forma
(antibiótico)




                                                Único producto
Desconexión de 4-hidroxicetonas




Ejemplo
Retrosíntesis




Síntesis
Desconexión




Ejemplo:
Retrosíntesis de la Fensuximida (anti convulsivo)




Síntesis de la Fensuximida (anti convulsivo)
Nitro alcanos como reactivo d1




Ejemplo:
Retrosíntesis de la feromona Monomorina
Síntesis de la feromona Monomorina
Desconexión con polaridad opuesta necesitan algunos agentes acilantes. El
sintón nucleofílico generado, en este caso 10, es un d3 u homoenolato. El
anión formado es inestable pero puede ser estabilizado.




Ejemplo




                                   Cualquiera de las tres formas es
                                   correcta
Ejemplos




Si se utilizan aldehídos como electrófilos, un comportamiento de homoaldol
ocurre en presencia del clorotrimetilsilano para dar un -hidroxiester
protegido con buenos rendimientos
El butinodiol es un ejemplo de un compuesto que puede hacerse por
reacciones del acetileno con carbonilos electrofílicos
Si se sigue el mismo tipo de desconexión que en los anteriores caso, y la
realizamos por en medio, se obtiene un sintón a3 2, que proviene de una
enona, y un sinton d3 3, que causa muchos problemas




Estrategia




Ejemplo
Los cetoácidos pueden ser sintetizados a partir de una ciclohexanona con
un reactivo Grignard y la estrategia anterior




Tip para la reconexión: numera los carbonos, conecta 1 con 6, aplica FGI.
Ejemplo
Desconexión




Síntesis
Desconexión




Ruta más adecuada
Síntesis




Los esterioisómeros de la reacción Diels-Alder se resuelven con aminas
quirales
Reacción Baeyer-Villiger
Estrategia
Desconexión




Síntesis
Intramolecular




La velocidad de formación de aminas cíclicas dependerá del tamaño del
anillo
Desconexión




Síntesis
Retrosíntesis




Síntesis
Retrosíntesis de un análogo de Librium (tranquilizantes, Hoffmann-La
Roche)




Síntesis de un análogo de Librium (tranquilizantes, Hoffmann-La Roche)
Precursores de anti VIH
Desconexión




Síntesis
Desconexión




Síntesis
Molécula candidata de Merck contra el dolor: Desconexión
Síntesis de la molécula candidato de Merck
Los carbenos tienen carbonos divalentes con un par solitario y por lo tanto
sólo 6 electrones en su capa externa. Normalmente son electrofílicos y
pueden formar dos enlaces a la vez con un sistema pi. Una manera de hacer
carbenos es por la pérdida de nitrógeno a partir de diazocompuestos. La
formación de nitrogeno muy estables es iniciada por calor o por luz y
compensa la formación de un carbeno inestable.
Carbenos por α-eliminación




Ejemplo




Complejos metálicos de carbeno
Carbenoide metálico




Una mejor versión es con   Carbenoide          No se forma
dietilzinc




                                        Compuesto
                                        antileucémico
Corey y Chaykovsky




                     Considerable
                     selectividad en la enona
Las cicloadiciones 2 + 2 solo ocurren en estado excitado así que son reacciones
fotoquímicas.
Muchos ciclobutanos ofrecen diferentes alternativas entre desconexiones 2
+ 2 y la elección de la ruta debe considerar la disponibilidad de los
materiales partida




Síntesis
Regioselectividad

Por ejemplo, 24 y 25 reaccionan y pueden producir 26 o 27




                                                          100% sin traza de
                                                          26
El alqueno 24 está impedido en su extremo terminal, la enona apenas es
impedida y factores electrónicos dominan. La polaridad natural del alqueno
es ser nucleofílica y la reacción térmica (la cual no ocurre) debe atacar a la
parte electrofílica de la enona 25a. Una manera de predecir la reacción
fotoquímica de cicloadición 2 + 2 es suponer que el estado excitado de la
enona invierte la polaridad natural de 25b a 25c y el nuevo electrófilo terminal
reacciona con el alqueno 24 para dar el producto
Procedimiento de expansión Arndt-Eistert
Una cetena es muy electrofílica y se combina con nucleófila para dar enolatos
que se protonan en el carbono




La reacción muestra una preferencia por adición 2 + 2 en lugar de una adición
2 + 4 y también muestra una estereoselectividad esperada. La reacción
podría ser una cicloadición concertada
La reacción de la diclorocetona con el cis o trans cicloocteno sugiere que es una
reacción concertada; cada uno da un estereoisómero específico diferente: el cis-15
da el producto cis-16 mientras que el trans-17 da producto trans-18.




 Materiales partida disponibles
Rearreglos de los productos de adición de cetenas 2+ 2

 Baeyer-Villiger




 Rearreglo Beckmann
Expansión de anillo con diazometano




Dímeros de cetenas como agentes acilantes
Ejemplo
Retrosíntesis




Síntesis
Desconexión




Síntesis
Misma
                            desconexión


¿cómo nos aferramos un alqueno en limoneno sin escindir el otro y cómo
podemos controlar la ciclación?
Reacciona con el alqueno mas
sustituido
Una reacción electrolítica es la formación de un nuevo enlace sigma a traves
de los extremos de un sistema pi conjugado o a la inversa.




 Reacción de Nazarov




 Ejemplo
Ejemplo
Desconexión




Síntesis
Un rearreglo sigmatrópico es una reacción unimolecular en la cual un enlace
sigma se mueve de un lugar en una molécula a otra. En esta reacción no hay
cambio en el número de enlaces sigma. Los rearrelgos se pueden clasificar por
la numeración de los antiguos enlaces sigma y numerando en la dirección en
que se encuentra el nuevo enlace sigma.




                                                  Rearreglo
 Vinil ciclopropano a ciclopenteno                sigmatrópico [3,3]




                                      Rearreglo [1,3]
 La reacción procede con calentamiento fuerte >300°C. Existe una discrepancia
 con respecto al mecanismo. Unas personas piensan que es concertada
 mientras que otros dicen que es radicalario
Desconexión
Rearreglos sigmatrópicos-[3,3]




X= H, R, HO, OR, NH2 La reacción
funciona bien
Otras ciclaciones iónicas
Desconexión




Síntesis
Ejemplo
Desconexión
Síntesis
Síntesis del esqueleto de Guanacastetepeno
Los guanacastepenos son antibióticos a partir de un raro hongo de Costa
Rica
Desconexión




                   Intermediario clave
Síntesis
Ejemplo
Retrosíntesis del dicyclomina (anti
espasódico)




Síntesis del dicyclomina (anti espasódico)
Reducción parcial (Birch) del benceno




Si el anillo presenta un EDG:




Si el anillo presenta un EWG:
Ejemplo
Desconexión




Síntesis
Reducción de ácidos carboxílicos aromáticos
Retrosíntesis




Síntesis
Síntesis orgánica. desonexiones

Síntesis orgánica. desonexiones

  • 1.
    Maestría en CienciasQuímicas y Bioquímicas Universidad Autónoma de Yucatán UADY Síntesis Orgánica Presentado por: Q. Jesús Alfonso Patrón Vázquez Mérida, Yucatán, México
  • 2.
    Antes de comenzar,recordemos: Análisis Retrosintético: El proceso lógico del análisis de la estructura de una molécula objetivo para discernir una posible síntesis paso a paso Flechas de Retrosíntesis: A B (B es precursor de A) (Significa que puede ser hecho a partir de) Interconversión de Grupo Funcional: (FGI) Adición de Grupo Funcional: (FGA) Remoción de Grupo Funcional: (FGR) Desconexión: La forma reversa de un enlace que se forma en la reacción Sintón dn : Nucleófilo funcionalizado (d, donor) con el heteroátomo del grupo funcional enlazado al enésimo átomo de carbono Sintón an: Electrófilo funcionalizado (a, aceptor) con el heteroátomo del grupo funcional enlazado al enésimo átomo de carbono
  • 4.
    Para compuestos queconsisten en dos partes unidas por un heteroátomo. Desconexiones C-O, C-N, C-S (esteres, éteres, amidas, etc.) Polaridad normal en una desconexión C-X Polaridad reversa en una desconexión C-X
  • 5.
    Retrosítesis del benzoatode bencilo (repelente de insectos y solvente para perfumes) Retrosíntesis del Propanil (herbicida)
  • 6.
    Síntesis del Propanil (herbicida) Alternativa a la síntesis de ésteres
  • 7.
    Retrosíntesis del perfume de gardenia Síntesis del Cualquiera de las dos perfume de funciona bien gardenia vía a
  • 8.
    En varios casosla elección de la ruta es muy importante porque sólo uno de los dos funciona bien. Ejemplo: pKa fenol: 10, pKa alcohol: 15
  • 9.
    En este casoparticular, la polaridad inversa no puede ser aplicada E IMPORTANTE La reacción no Especie Especie funciona!!!! adecuada!! inadecuada! !! ¡Explosivo!
  • 10.
    Otra manera desintetizar éteres es a través de alcoholes Transformarlo en halógeno Si el éter es simétrico, este puede ser preparado tratando los alcoholes con ácido.
  • 11.
    La desconexión esla misma que la de los éteres Retrosíntesis del clorbenside (acaricida) Los tioéteres simétricos pueden ser preparados por Na2S en presencia de los correspondientes haluros de alquilo Es también posible utilizar compuestos con tosilo o mesilo para sintetizar tioéteres y éteres
  • 12.
    La quimioselectividad surgepor dos grupos de diferente reactividad. Por lo que debe considerarse: 1. La reactividad de dos diferentes grupos funcionales 2. La reacción de uno de dos grupos idénticos 3. La reacción de un grupos una sola vez cuando reacciona dos veces, como en la síntesis de tioles
  • 13.
    Pauta 1. Sidos grupos tienen reactividad distinta, el más reactivo se puede hacer reaccionar sólo Retrosíntesis del paracetamol (analgésico) Síntesis del paracetamol (analgésico) Las aminas son más nucleofílicas que los fenoles
  • 14.
    Retrosíntesis de la ciclometicaina (anestésicolocal) La quimioselectividad se produce por el OH y CO2H. ¿Quién actuará como nucleófilo? El hidroxilo es más nucleofílico que el ácido carboxílico, pero no lo suficiente para reaccionar con el haluro de alquilo.
  • 15.
  • 16.
    Pauta 2. Unode los dos grupos idénticos pueden dar un rendimiento razonable por un número de métodos a) Si el producto de la primera reacción es menos reactiva que el material partida, la doble reacción puede evitarse b) Si el material de partida y el producto de la primera reacción son de aproximadamente igual reactividad, la reacción con un equivalente del reactivo puede producir un rendimiento moderado
  • 17.
    c) El mejormétodo es combinar los dos grupos funcionales idénticos en un grupo funcional que reacciones una vez para dar un producto de mucho menor reactividad que el material de partida.
  • 18.
  • 19.
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23.
  • 24.
  • 25.
    Si es posible,evitarlos… Cada grupo protector añade dos pasos a la síntesis: Protección-Desprotección Síntesis que requiere grupo protector Ácido salicílico Síntesis Subproducto, el Br2 también e oxidante
  • 26.
  • 27.
    Aminas primarias Muy inestables Aminassecundarias Mala desconexión, no muy utilizado Problema de polialquilación
  • 28.
    Solución general Reducción decarbonilo Aminación reductiva
  • 29.
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 33.
    Retrosíntesis Desconexión Síntesis C-C
  • 34.
  • 35.
  • 36.
  • 37.
  • 38.
  • 39.
    Retrosíntesis del Darifenacin (tratamientode incontinencia urinaria, Pfizer) Síntesis del Darifenacin (tratamiento de incontinencia urinaria, Pfizer)
  • 41.
  • 42.
    El grupo PhSestabiliza el reactivo organo-cúprico con un grupo t-Bu que se transfiere limpiamente al cloruro de ácido
  • 43.
    Uso de agentesacilantes menos electrofílicos que los ésteres Intercambio de un halógeno por litio. Desprotonación
  • 44.
    Un reactivo equivalenteen la síntesis de cetonas es un nitrilo. La adición de un reactivo Grignard produce el intermediario 29, el cual es estable bajo las condiciones de reacción. La hidrólisis ácida en solución acuosa genera la cetona Este tipo de reacciones pueden producir ciclaciones intramoleculares
  • 45.
    Se puede autocondensar Senecesita convertir completamente la cetona en un enolato derivado que no sufra una autocondensación
  • 48.
    Un buen ejemplodel uso de esta estrategia es en la síntesis de terpenos (desconexión tipica 1,2 C-C) Retrosíntesis Síntesis
  • 49.
    Desconexión general Como nucleófilosse utilizan reactivos Grignard o compuestos organolíticos , sin embargo se añade cobre para asegurar la adición conjugada.
  • 50.
    Ejemplo: Retrosíntesis Síntesis Los compuestos aromáticosson suficientemente buenos nucleófilos para adicionarse bajo condiciones de Friedel-Craft sin la necesidad de utilizar reactivos organometálicos.
  • 51.
    Ejemplo: Retrosíntesis La mejor rutaes la a, porque el ataque se da en la posición b por la parte posterior, mientras que en al puede ocurrir es mismo ataque o en ataque en la posición d. Síntesis
  • 52.
    Por deshidratación dealcoholes Los ácidos deben ser relativamente fuertes y el contra ion debe tiene que ser no nucleofílicos. Los ácidos populares son KHSO4, TsOH y POCl3 en piridina. La eliminación de hógenos sigue esencialmente la misma estrategia que la deshidratación
  • 54.
    Es el métodomas importante para sintetizar alquenos. La reacción ofrece control total sobre la posición del doble enlace y algo de control sobre la geometría. Generalmente se obtiene un Z-alqueno.
  • 55.
    Las sales defosfonio son estables por lo que cualquier sustancia que estabilice el anión también estabilizará el iluro y esto invertirá la estereoselectividad favoreciendo el E-alqueno. Una posible explicación es que la formación de la betaína es reversible si el iluro es estabilizado y sólo la eliminación mas rápida ocurrira para dar el E-alqueno
  • 56.
  • 57.
    Cuando se tienensustituyentes que estabilizan mucho el anión, como en 42, el iluro puede no reaccionar con la cetona; por lo que se recurre al uso de aniones de ésteres de fosfonato (variante de Horner-Wadsworth- Emmons).
  • 59.
    Dienos Produce E-alqueno Iluro no estabilizado: Z- alqueno Síntesis
  • 60.
    pKa = 25 Reacciónde los alquinos con electrófilos Desconexión
  • 61.
  • 62.
    Hidrogenación catalítica Electrones solvatados con catalizador Lindlar Proceso Reppe Ejemplo: Retrosíntesis Síntesis
  • 63.
  • 64.
  • 65.
    Hidratación catalizada porión mercurio (II)
  • 66.
    Muestra regioselectividad Esto debidoa que: Sin embargo, el compuesto 49 no puede ser aislado porque en soluciones acuosas diluidas básicas se cicla (52)
  • 67.
    Droga anti SIDAque contienen un alquino Retrosíntesis de la Efavirenz (Inhibidor de transcriptasa inversa, Merck)
  • 68.
    Síntesis de laEfavirenz (Inhibidor de transcriptasa inversa, Merck) Si la ciclación no se completa, el producto es el alquinilo de litio, el cual puede añadirse directamente a 55 para obtner el Efavirenz
  • 69.
    Reacción pericíclica entreun dieno conjugado u un alqueno (dienófilo) conjugado con, usualmente, un grupo electrosustractor Z. Desconexión:
  • 70.
    La reacción ocurreen un solo paso, por lo que no hay oportunidad a que el dieno o el dienófilo roten.
  • 71.
    Estereospecificidad del dieno Loreactivos se aproximan en planos paralelos.
  • 72.
    Favorecido Mas estable Cinéticamente Existe una intección entre los carbonilos y el dieno. El rol de los EWG en el dienófilo es atraer al dieno a través del espacio
  • 73.
    En las reaccionesde Diels-Alder asimétricas la regioselectividad es una cuestion. Una explicación completa se puede encontrar en el libro de Ian Flemig. Una simple mnemotecnia para predecir la regioselectividad es considerar que la reacción de DA presenta un estado de transición aromático (seis electrones pi deslocalizados) y por tanto serán directores orto, para.
  • 74.
    La estereospecificidad, estereoselectividady la regioselectividad combinada en reacciones de DA dan un control sin precendentes. En el ejemplo de la Tilidina (47), utilizado en casos severos de dolor, es obviamente una reacción DA. La regioselectividad es orto y el estado de transición es endo
  • 75.
    Evitar esta rutaporque 55 carece de carbonilos y no reaccionara
  • 76.
    Las reacciones intramolecularesson mas fáciles que las intermoleculares y a menudo mo siguen las reglas usuales. Algunos de ellos no necesitan carbonilos, muestran selectividad exo en lugar de endo y la ciclación da un producto meta.
  • 77.
    En un mundoideal todas las reacciones químicas deberían ser realizadas en agua porque el disolvente es el principal subproducto de todos los procesos químicos y son difíciles de reciclar. Muchas reacciones con agua como solvente son virtualmente imposibles porque los reactivos y/o catalizadores son incompatibles y/o insolubles en agua. Pero las reacciones DA son rápidas y mas estereoselectivas en agua aunque los reactivos generalmente no se disuelvan.
  • 78.
    El grupo carboniloes el grupo funcional mas importante en síntesis orgánica porque ellos naturalmente pueden ser carbonos electrofílicos o nucleofílicos. Desconexión para generar electrófilo Desconexión para generar nucleófilo
  • 79.
    Síntesis Sintones nucleofílicos yelectrofílicos Desconexión para obtener sintón tipo d2
  • 80.
    Desconexión para obtenersintón tipo d2 y a3
  • 81.
  • 82.
    Desconexión Síntesis Desconexión de carbonilosβ,-insaturados Síntesis de carbonilos β,-insaturados
  • 83.
  • 84.
  • 85.
    Sin embargo paraefectos prácticos se Esta ruta debe prefiere la ruta a- Autocondensación funcionar
  • 86.
    Las ciclaciones intramolecularesson muy favorables La ruta parece Mejor alternativa inestable
  • 87.
    Condensación aldólica cruzada Las tres preguntas claves para una exitosa condensación cruzada: 1. ¿Qué compuesto formará un enolato/puede enolizarse? 2. Si es una cetona asimétrica: ¿De que lado se formará el enolato? 3. ¿Qué compuesto actuará como electrófilo?
  • 88.
    En general, loscarbonilos que son mas fácilmente enolizables, son también más electrofílicos. Ejemplo: Se autocondensará
  • 89.
    Los compuestos enrecuadros verdes (11, 9) son inestables y en realidad no se forman. Los compuestos en azul y morado son mas probables que se formen. Sin embargo el único producto formado es 16.
  • 90.
    Si un compuestoque no se enoliza porque no tiene protones en el átomo de carbono alfa, toman parte en la condensación como electrófilos. Los carbonatos son útiles para añadir grupos -COOR
  • 91.
    Los aldehídos aromáticoscondensan muy bien con cetonas alifáticas Otro ejemplo de carbonilo no enolizable es el ácido glioxílico 34. Reacción de Mannich Requiere de formaldehido, (electrófilo no enolizables), una amina y una cetona enolozable Producto Mannich
  • 92.
    Añadiendo un halogenurode alquilo el producto Mannich puede formar un alqueno por eliminación. Algunas veces el hidrocloruro de la base Mannich se elimina por calentamiento y la vinil cetona puede ser hecha por esta manera. Si se requiere de una base, el bicarbotano es lo suficientemente fuerte para eliminar la sal de amonio para formar la enona.
  • 93.
    Compuestos β-dicarbonílicos comoenoles específicos en condensaciones de carbonilos Condensación Koevenagel. Requiere solo una mezcla buffer de amina y ácido carboxílico Enolatos de litio
  • 94.
    Una de lasmas importantes contribuciones de los enolatos de litio es la estereoselectividad. Muchos esteres obstaculizados como 78 forma trans enolatos y presentan alta selectividad en favor al aldol anti. Otra contribución importante es la regioselectividad de la formación del enolato en cetonas asimétricas. Forman el enolato de lado menos sustituido Ejemplo (control cinético) Retrosíntesis
  • 95.
  • 96.
    Reactios Witting comoenolatos específicos Enaminas como enoles específicos El mejor equivalente de un enol son las enaminas. Esos compuestos son estables, fáciles de sintetizar a partir de aldehidos y aminas secundarias, reaccionan con electrófilos de la misma manera que un enol para dar una sal de iminio que se hidroliza para conseguir un aldehído-
  • 97.
    Los intermediarios generadospor las aminas cíclicas, como la morfolina 101, son enaminas Restrosíntesis Síntesis
  • 98.
    La acilación esuna buena manera de sintetizar compuestos 1,3- dicarbonílicos, por ejemplo el aldehído 104 que requiere un enol específico. Retrosíntesis Síntesis
  • 99.
    La cetona asimétricapuede formar un enonlato a cada lado y del lado de 109 parece necesitar un enolato específico para controlar la reacción aldólica. Sin emabargo el producto 109 no puede eliminar agua, mientras que 111 si. Bajo condiciones equilibrantes 112 es el único producto La reacción siguiente presenta una base débil y piperidina. El control es una mezcla intramolecular, con formación de un enolato estable e impedimento estérico.
  • 100.
    La lactora reaccionaregioselectivamente con benzaldehído en solución ácida. La ruta hacia 116 no puede deshidratarse mientras que la ruta hacia 118 puede deshidratarse
  • 101.
    Adición Michael Aceptor Michael
  • 102.
    Carbono Ruta mas adecuada pentavalente Ejemplo:
  • 103.
  • 104.
    Las enaminas sonenoles equivalentes específicos y son particularmente buenos en las adiciones.
  • 105.
    Ejemplo del usode enaminas Desconexión Síntesis El mejor enol específico equivalente para la adición Michael son los eteres sili enol.
  • 106.
    Los RCHO yRCOCl sufren pobres adiciones conjugadas, mientras que las cetonas los ésteres son mejores EWG pueden ser añadidos en la posición alfa y ser removidos fácilmente después de la nueva formación de enlace C-C. Estos grupos son activantes en lugar de grupos protectores
  • 107.
    Condensación aldólica yadición Michael combinada Síntesis
  • 108.
  • 109.
  • 111.
    El reactivo mássimple para un anión acilo es el ión cianuro, uno de los pocos carbaniones genuinos. Después de la adición a un aldehído, el resultado es una cianohidrina que puede convertirse en un gran rango de compuestos. El ión cianuro representa a los sintones mostrados en recuadros.
  • 112.
    A pesar deesta versatilidad, el cianuro se añade sólo a un átomo de carbono y se necesita otro equivalente acil anion general Desconexión Síntesis
  • 113.
  • 114.
    Síntesis La anillación Robinson puede ser completada por preparación de la enona 15 en ácido y combinada con la enamina del i-PrCHO o simplemente combinando 16 X=OMe con i-PrCHO en base
  • 115.
    Hay otros acilanión equivalentes que son ideales para la estrategia y control. Por ejemplo el Feniaglicodol 19 usado para el tratamiento ligero de epilepsia Retrosíntesis Síntesis
  • 116.
    Otros tipos deacil aniones equivalentes: Los ditianos son tioacetales de aldehídos que pueden ser desprotonados entre los dos átomos de azufre Desconexión Síntesis
  • 117.
    Ejemplo: Se escogerá este para caso práctico Síntesis
  • 119.
  • 120.
  • 121.
    Condensación de labenzoina Retrosíntesis Síntesis
  • 122.
  • 123.
    Otra alternativa ala síntesis anterior es: Retrosíntesis de la Metilenomicina (antibiótico) Síntesis de la Control termodinámico: 26 no se Metilenomicina forma (antibiótico) Único producto
  • 124.
  • 125.
    Desconexión Ejemplo: Retrosíntesis de laFensuximida (anti convulsivo) Síntesis de la Fensuximida (anti convulsivo)
  • 126.
    Nitro alcanos comoreactivo d1 Ejemplo: Retrosíntesis de la feromona Monomorina
  • 127.
    Síntesis de laferomona Monomorina
  • 128.
    Desconexión con polaridadopuesta necesitan algunos agentes acilantes. El sintón nucleofílico generado, en este caso 10, es un d3 u homoenolato. El anión formado es inestable pero puede ser estabilizado. Ejemplo Cualquiera de las tres formas es correcta
  • 129.
    Ejemplos Si se utilizanaldehídos como electrófilos, un comportamiento de homoaldol ocurre en presencia del clorotrimetilsilano para dar un -hidroxiester protegido con buenos rendimientos
  • 130.
    El butinodiol esun ejemplo de un compuesto que puede hacerse por reacciones del acetileno con carbonilos electrofílicos
  • 131.
    Si se sigueel mismo tipo de desconexión que en los anteriores caso, y la realizamos por en medio, se obtiene un sintón a3 2, que proviene de una enona, y un sinton d3 3, que causa muchos problemas Estrategia Ejemplo
  • 132.
    Los cetoácidos puedenser sintetizados a partir de una ciclohexanona con un reactivo Grignard y la estrategia anterior Tip para la reconexión: numera los carbonos, conecta 1 con 6, aplica FGI.
  • 133.
  • 134.
  • 135.
    Síntesis Los esterioisómeros dela reacción Diels-Alder se resuelven con aminas quirales
  • 136.
  • 137.
  • 138.
    Intramolecular La velocidad deformación de aminas cíclicas dependerá del tamaño del anillo
  • 141.
  • 145.
  • 146.
    Retrosíntesis de unanálogo de Librium (tranquilizantes, Hoffmann-La Roche) Síntesis de un análogo de Librium (tranquilizantes, Hoffmann-La Roche)
  • 147.
    Precursores de antiVIH Desconexión Síntesis
  • 148.
  • 149.
    Molécula candidata deMerck contra el dolor: Desconexión
  • 150.
    Síntesis de lamolécula candidato de Merck
  • 151.
    Los carbenos tienencarbonos divalentes con un par solitario y por lo tanto sólo 6 electrones en su capa externa. Normalmente son electrofílicos y pueden formar dos enlaces a la vez con un sistema pi. Una manera de hacer carbenos es por la pérdida de nitrógeno a partir de diazocompuestos. La formación de nitrogeno muy estables es iniciada por calor o por luz y compensa la formación de un carbeno inestable.
  • 152.
  • 153.
    Carbenoide metálico Una mejorversión es con Carbenoide No se forma dietilzinc Compuesto antileucémico
  • 155.
    Corey y Chaykovsky Considerable selectividad en la enona
  • 156.
    Las cicloadiciones 2+ 2 solo ocurren en estado excitado así que son reacciones fotoquímicas.
  • 157.
    Muchos ciclobutanos ofrecendiferentes alternativas entre desconexiones 2 + 2 y la elección de la ruta debe considerar la disponibilidad de los materiales partida Síntesis
  • 158.
    Regioselectividad Por ejemplo, 24y 25 reaccionan y pueden producir 26 o 27 100% sin traza de 26 El alqueno 24 está impedido en su extremo terminal, la enona apenas es impedida y factores electrónicos dominan. La polaridad natural del alqueno es ser nucleofílica y la reacción térmica (la cual no ocurre) debe atacar a la parte electrofílica de la enona 25a. Una manera de predecir la reacción fotoquímica de cicloadición 2 + 2 es suponer que el estado excitado de la enona invierte la polaridad natural de 25b a 25c y el nuevo electrófilo terminal reacciona con el alqueno 24 para dar el producto
  • 161.
  • 162.
    Una cetena esmuy electrofílica y se combina con nucleófila para dar enolatos que se protonan en el carbono La reacción muestra una preferencia por adición 2 + 2 en lugar de una adición 2 + 4 y también muestra una estereoselectividad esperada. La reacción podría ser una cicloadición concertada
  • 163.
    La reacción dela diclorocetona con el cis o trans cicloocteno sugiere que es una reacción concertada; cada uno da un estereoisómero específico diferente: el cis-15 da el producto cis-16 mientras que el trans-17 da producto trans-18. Materiales partida disponibles
  • 164.
    Rearreglos de losproductos de adición de cetenas 2+ 2 Baeyer-Villiger Rearreglo Beckmann
  • 165.
    Expansión de anillocon diazometano Dímeros de cetenas como agentes acilantes
  • 166.
  • 167.
  • 168.
    Misma desconexión ¿cómo nos aferramos un alqueno en limoneno sin escindir el otro y cómo podemos controlar la ciclación?
  • 169.
    Reacciona con elalqueno mas sustituido
  • 172.
    Una reacción electrolíticaes la formación de un nuevo enlace sigma a traves de los extremos de un sistema pi conjugado o a la inversa. Reacción de Nazarov Ejemplo
  • 173.
  • 174.
    Un rearreglo sigmatrópicoes una reacción unimolecular en la cual un enlace sigma se mueve de un lugar en una molécula a otra. En esta reacción no hay cambio en el número de enlaces sigma. Los rearrelgos se pueden clasificar por la numeración de los antiguos enlaces sigma y numerando en la dirección en que se encuentra el nuevo enlace sigma. Rearreglo Vinil ciclopropano a ciclopenteno sigmatrópico [3,3] Rearreglo [1,3] La reacción procede con calentamiento fuerte >300°C. Existe una discrepancia con respecto al mecanismo. Unas personas piensan que es concertada mientras que otros dicen que es radicalario
  • 175.
  • 176.
    Rearreglos sigmatrópicos-[3,3] X= H,R, HO, OR, NH2 La reacción funciona bien
  • 178.
  • 179.
  • 180.
  • 181.
    Síntesis del esqueletode Guanacastetepeno Los guanacastepenos son antibióticos a partir de un raro hongo de Costa Rica Desconexión Intermediario clave
  • 182.
  • 183.
    Ejemplo Retrosíntesis del dicyclomina(anti espasódico) Síntesis del dicyclomina (anti espasódico)
  • 184.
    Reducción parcial (Birch)del benceno Si el anillo presenta un EDG: Si el anillo presenta un EWG:
  • 185.
  • 186.
    Reducción de ácidoscarboxílicos aromáticos Retrosíntesis Síntesis