PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICADr. Eleuterio Burgueño Tapia PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA INDICE Prólogo Nomenclatura de compuestos heterocíclicos Heterociclos no aromáticos de tres miembros Heterociclos no aromáticos de cuatro, cinco y seis miembros Heterociclos aromáticos de cinco miembros con un heteroátomo (furano, pirrol y tiofeno) Anillos benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno) Azoles Piridina Quinolina e isoquinolina Diazinas SOLUCIONES Nomenclatura de compuestos heterocíclicos Heterociclos no aromáticos de tres miembros Heterociclos no aromáticos de cuatro, cinco y seis miembros Heterociclos aromáticos de cinco miembros con un heteroátomo (furano, pirrol y tiofeno) Anillos benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno) Azoles Piridina Quinolina e isoquinolina Diazinas 40 43 46 48 51 32 33 35 38 13 17 21 24 27 II 1 3 6 10 I PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA PROLOGO “Problemas básicos de química heterocíclica” es una colección de problemas básicos seleccionados para ayudar a los estudiantes de cursos introductorios de química heterocíclica a reafirmar los conceptos adquiridos en el aula. “Problemas básicos de química heterocíclica” inicia con una serie de problemas de nomenclatura común y sistemática, haciendo particular énfasis en el sistema de nomenclatura de reemplazamiento, continúa con la síntesis y reactividad de compuestos heterocíclicos de tres, cuatro, cinco y seis miembros no aromáticos, enseguida cuestiona sobre las propiedades físicas, métodos de obtención y reactividad de los sistemas heterocíclicos aromáticos de cinco miembros (furano, pirrol y tiofeno), así como de sus sistemas benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno). Finalmente, se presentan problemas relacionados con los sistemas aromáticos en donde están involucrados heterociclos de seis miembros con un heteroátomo (piridina, quinolina, isoquinolina) y con dos heteroátomos (diazinas). Los problemas pretenden hacer que los estudiantes piensen sobre los conceptos que han estudiado, que los apliquen con precisión y los relacionen con los conceptos adquiridos en sus cursos de química orgánica. Al final de “Problemas básicos de química heterocíclica” se muestran las respuestas de más de la mitad de las cuestiones para que el estudiante pueda autoevaluar su habilidad en la solución de problemas que involucran métodos de síntesis, reactividad y mecanismos de reacción. Espero que “Problemas básicos de química heterocíclica” sea en realidad lo que acabo de exponer. Si no fuera así, cualquier sugerencia será bienvenida. México, D. F., octubre de 2001 Eleuterio Burgueño Tapia II PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA NOMENCLATURA DE COMPUESTOS HETEROCICLICOS 1. Escriba un nombre alternativo usando la nomenclatura de reemplazamiento. La numeración que se muestra para algunos compuestos corresponde a nombres aceptados por la IUPAC en donde aquella difiere de la usada en el sistema de reemplazamiento. H N S d) 9 10 a) O b) O c) S S 5 1 2 3 6 4 Nafto[2,3-b]tiofeno O e) 8 7 tioantreno f) 9 furano 10 O g) H N i) pirrol j) h) 8 7 6 S O 5 1 2 3 4 Fenoxatina H N N N imidazol k) N N piridina l) N N N pirazina m) N pirimidina n) piridazina 1 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA N o) N H q) 1 10 9 indol p) quinolina N isoquinolina 2 3 r) N H 5 10 6 carbazol 4 3 2 4 N s) 8 7 9 8 6 10 N 5 t) fenantridina 7 8 9 1 acridina N S 5 1 3 2 O fenotiazina v) H N cromano u) 7 6 4 O w) H N y) piperidina z) isocromano x) pirrolidina H N N H piperazina 2 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA HETEROCICLOS NO AROMATICOS DE TRES MIEMBROS 1. Describa las características de la síntesis de oxiranos usando: a) Un alqueno y un perácido b) Una halohidrina en medio básico c) La condensación de Darzen 2. Describa las características de la síntesis de Gabriel y la síntesis de Wenker para aziridinas. 3. Indique el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones. a) OH c) CF3COOOH b) Br 2 / H2O HO _ CF3COOOH _ d) El producto de a) SCN _ _ e) El producto de b) SCN f) O (CH3)2+SOCH2 O g) O H (CH3)2+SOCH2 _ h) O H (CH3)2+SOCH2 4. Proponga una síntesis para lo siguientes compuestos. O a) Ph b) Ph O c) H N 3 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 5. Escriba un mecanismo lógico que explique las siguientes transformaciones O O a) + N O O N b) + N3 N N N NH3 c) H Cl HO H _ H N 6. Cuál de las siguientes reacciones se llevan a cabo más rápidamente O a) + OOH O Cl O OOH O ó + Cl O H b) O H + + O (CH3N)3P O (CH3N)3P NO2 ó NO2 NO2 4 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. Escriba el mecanismo general de la apertura de heterociclos de tres miembros por reactivos nucleofílicos. 8. Indique cuál es el producto principal de las siguientes reacciones. O a) CH3O _ b) S CH3O _ c) Ph O + H N d) S + O _ O O O O e) + PhCH 2MgBr 9. Indique cuál es la influencia del sustituyente sobre la apertura electrofílica de heterociclos de tres miembros. 10. Muestre el producto de las siguientes reacciones. O a) O c) F F HI HCl b) NO2 O HCl 11. Escriba los reactivos o productos que hacen falta en la siguiente secuencia de reacciones. NH2 NH2 O NH2 OH H2SO4 dil. frío KOH NHCH3 5 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA HETEROCICLOS DE CUATRO, CINCO Y SEIS MIEMBROS NO AROMATICOS 1. De las siguientes transformaciones, la que corresponde al inciso b) ocurre con mejores rendimientos ¿Por qué?. a) Br OH O b) Br O S O KOH O O 2. ¿Cuál de las siguientes transformaciones tiene mejores posibilidades de ocurrir?. OH a) Br OH KOH Br KOH O O o OH b) OH I KOH F KOH O o O 3. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones. O a) F I O b) Br OH NaOH 5% O O + + O NH2 NaOH 5% S N O S O CH2 + CO2 6 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 4. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones. O a) NH2 O b) NH2 O c) H d) C O + O + CH3MgBr O + PhMgI Ph + Ph N hv f) N + C O g) N + N C O Ph h) N + NH C O 5. Escriba un mecanismo de reacción lógico que justifique los productos de la siguiente reacción. t-BuO TsO OH _ O + O 7 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 6. La reacción de β-haloácidos con un equivalente de base a temperatura ambiente y en condiciones de pH controlado se emplea para generar β-lactonas. Este método en ocasiones se complica por la formación de un alqueno a través de una ruta que involucra descarboxilación. Explique con un ejemplo. 7. Los siguientes son ejemplos típicos de la reactividad general de los heterociclos análogos del ciclobutano. Escriba el producto orgánico esperado. a) NH b) 2 HI + S + 2 OH O H + c) O + H d) O e) H2O18 N H f) Ph N O g) Ph N H N N N hv 1. Ph Li O 2. H + - + + HCl 8 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 8. Sugiera un mecanismo razonable para la siguiente transformación. O HCl Cl OH 9. Explique cuáles son los factores que hacen que las reacciones de ciclización directa para la formación de anillos de 5 y de 6 miembros ocurra en rendimientos menores que lo que ocurre con la formación de anillos de tres. 10. Proponga una ruta de síntesis para los siguientes compuestos. a) N H c) S COOH b) N HO O d) N H e) O O 11. Proponga una secuencia lógica de reacciones que explique la siguiente transformación. CN H2 / Pt O N H 9 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA HETEROCÍCLOS AROMÁTICOS DE CINCO MIEMBROS CON UN HETEROÁTOMO (Furano pirrol y tiofeno) 1. Justifique con estructuras resonantes el carácter aromático, la dirección del momento dipolar y la fuerza básica del furano, pirrol y tiofeno. 2. Escriba la secuencia de reacciones que tienen lugar en la obtención del furfural a partir del tratamiento ácido de cascarilla de avena, olote de maíz, etc.. 3. Describa las características generales de la síntesis de Paal-Knorr para la obtención de derivados de furano, pirrol y tiofeno. 4. Proponga un ejemplo de obtención de un derivado de tiofeno usando la síntesis de Hinsberg. 5. Usando como material de partida a compuestos no heterocíclicos, sugiera una síntesis para los siguientes compuestos. O a) O OH c) O NO2 d) S Cl b) Ph O Ph O N H O 6. Partiendo del sistema heterocíclico correspondiente, proponga una síntesis para los compuestos que se mencionan a continuación. a) O2N O COOH b) OH O c) O NO2 d) O O 10 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. Prediga cuál es el producto principal de las siguientes reacciones. a) NO2 HNO3 O NO2 b) S HNO3 c) O Br2 8. El pirrol reacciona con bromuro de etil magnesio seguido de yoduro de metilo para dar 2- y 3-metilpirrol. Explique este resultado usando estructuras resonantes. CH2CH2MgBr N H CH3I N H + N H 9. Sugiera una secuencia de reacciones para la siguiente transformación. O O NaOH O O O Cl O O 11 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA ANILLOS BENZOFUSIONADOS (Indol, benzofurano, benzotiofeno) 1. De los sistemas aromáticos benzofurano, indol y benzotiofeno se dice que la posición 2 y 3 muestran gran densidad electrónica. Explique ésta observación con estructuras resonantes. 2. La síntesis más común para derivados del indol es la síntesis de Fisher. Describa las características generales. 3. A través de la síntesis de Fisher no es posible obtener al indol sin sustitución en el anillo de pirrol. ¿Por qué?. 4. Escriba el mecanismo de reacción de la siguiente transformación. Ph Ph N H N AcOH N H + NH3 5. De la siguiente transformación indique en dónde queda el nitrógeno marcado isotópicamente. N H N* AcOH + N H NH3 6. Usando fenilhidrazina y un compuesto carbonílico, escriba una secuencia adecuada para la obtención de indol. 7. Describa con un ejemplo de cada una las síntesis de indoles de Madelung, Bischer, Reissert y Nenitzescu. 8. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. O a) H + O O O NaOH Br2 KOH ∆ OH Cl b) O O _ CH3O CH3OH C10H8O2 12 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 9. Escriba una secuencia de reacciones para cada una de las transformaciones del problema 8. 10. Los siguientes ejercicios son ejemplos de métodos de obtención de compuestos benzofusionados aromáticos. Escriba el o los productos orgánicos esperados en cada una de las condiciones de reacción. a) N H N ZnCl2 b) NO2 N H N H + c) NO2 N H H O _ CH3O CH3OH O d) N H NO2 e) N H O Ph O _ CH3O CH3OH 1. NH2 O O 2. H2O _ f) N H N O PCl3 H3O + ∆ 13 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA NO2 g) S O O _ 1. NH2 2. H + h) N O i) NH2 O O N _ 1. NH2 2. H + Zn / H + H3O + ∆ O j) Br + NH2 O O k) O O OH 1. SOCl2 2. AlCl3 l) S Br Ph m) Br O + O 1. SOCl2 2. AlCl3 NH2 14 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O n) OH O o) SH H 1. NaOH 2. BrCH2COOCH2CH3 H3O + H H3O 1. NaOH 2. ClCH2COOCH2CH3 + 11. Escriba el producto orgánico principal de las siguientes reacciones de sustitución electrofílica aromática. O + a) O Cl b) O + HNO3 O c) NH + N d) O + CH2O H O + e) N H f) N H NO2 + Cl + CH3I 15 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O g) S NO2 + O O ZnCl2 h) O NO2 i) O NO2 + Br2 H + O + Cl 16 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA AZOLES 1. Escriba un nombre aceptable para cada uno de los siguientes compuestos. N a) O NO2 b) O N d) N H N S N h) Cl O N i) HO O N H j) N H N O f) S N c) O Ph e) N Br N g) N k) Br N H O 2. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones orgánicas. O a) O + H2NOH O H + + N O N 17 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O b) Ph O Ph O H + + Ph H2NOH H + Ph N O PhNHNH2 c) H + N N Ph O 3. De los isómeros formados en 2a, ¿cuál espera que sea el producto principal?. 4. Una síntesis alternativa para la obtención de 1,2-azoles es la cicloadición dipolar de óxido de nitrilos a acetilenos. Escriba el producto esperado de las siguientes condiciones. a) C N O + _ + C C _ + C N O b) O + C CH Ph O c) C N O Ph O + _ + NO2 C CH 5. Escriba el mecanismo de reacción para las transformaciones del ejercicio anterior. 6. Los 1,2-azoles (pirazoles) también se pueden preparar a partir de la cicloadición dipolar que se produce entre un acetileno y el diazometano. Proponga una síntesis adecuada para cada uno de los siguientes compuestos. O NO2 a) N NH b) N NH c) N Ph NH O 18 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. Los pirazoles 3-sustituidos, generalmente se encuentran en equilibrio con los pirazoles 5sustituidos. G G N H N N NH Proponga un mecanismo para esta interconversión 8. La síntesis más general de 1,3-azoles es la deshidratación de compuestos 1,4-dicarbonilos. Escriba los reactivos y condiciones necesarias para la obtención de cada uno de los siguientes compuestos. N a) O b) Ph N S Ph 9. Sugiera una secuencia de reacciones lógica que explique las siguiente observación O Cl + H2NOH ∆ O N + O N 10. Escriba una secuencia lógica de reacciones para la obtención de 2,4,5-trimetilimidazol a partir del compuesto 1,4-dicarbonílico correspondiente 11. Escriba el producto orgánico esperado de cada una de las condiciones siguientes a) S b) S c) O + N HNO3 H + + O Cl FeCl3 N N + Br2 AcOH 19 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA d) O e) N H f) O g) O N N + + O O HNO3 H + N + Br2 O + N O Cl 12. Partiendo de diazometano, alquino y los reactivos necesarios. Proponga como podría obtener los siguientes compuestos (involucra más de un paso de reacción). a) N NH b) N H N 20 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA PIRIDINA 1. Con el apoyo de un dibujo que represente las interacciones de los orbitales p para la formación de los enlaces π. Indique la razón por la que el par de electrones libres del nitrógeno no están deslocalizados. 2. Dé el nombre común de las siguientes alquilpiridinas. a) N b) N c) N d) N 3. Describa con un ejemplo las características generales de la síntesis de piridinas por el método de Hantzsch. 4. Indique como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos. O a) HO N Ph O OH b) Ph 5. Describa el mecanismo detallado para obtención del inciso b) del problema 4. 6. Proponga una síntesis partiendo de piridina para la obtención de cada uno de los siguientes compuestos. O OH a) N b) N 21 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA c) N NH2 NH2 d) N NH2 NH2 e) N NO2 7. Escriba un mecanismo razonable para cada una de las siguientes transformaciones O + O _ EtO / EtOH N O O N 8. Escriba la estructura del producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. O a) N _ NH2 Ph H b) N HNO3 H + c) + Br2 d) N Br2 AcOH N_ O e) N HNO3 H + + Znº/H 9. Prediga el producto principal de las siguientes reacciones. HNO3 / H N O + OH b) N H O H a) 22 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA c) N N H HNO3 / H + d) HNO3 / H ∆ N + 23 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA QUINOLINA E ISOQUINOLINA 1. Escriba un nombre aceptable para los siguientes compuestos. a) N O NO2 b) N c) N d) SO3H HOOC N e) Br N f) N 2. Uno de los métodos más usados en la síntesis de quinolinas es la síntesis de Skraup. Describa con un ejemplo las características y condiciones necesarias. 3. Escriba el producto esperado de las siguientes condiciones. O a) NH2 O b) NH2 O c) + + + H H + As2O5 / ∆ FeCl3 As2O5 / ∆ ZnCl2 As2O5 / ∆ NH2 24 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O d) + H + NH2 4. Escriba una secuencia de reacciones razonable para la obtención del producto c) de 3. 5. En la síntesis de quinolinas por el método de Friedlander es importante controlar el pH ¿por qué?. 6. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones. O a) H + O pH = 12 NH2 Br b) H + O H O H + Ph NaOH NH2 O NaOH c) NH2 O O NaOH + d) NH2 7. Escriba un mecanismo razonable para el producto de b) y c) de 6. 8. Las siguientes condiciones de reacción no conducen a una quinolina ¿por qué?. O H + O Ph Ph NH2 25 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 9. Escriba el producto esperado de las siguientes transformaciones N H O P2O5 H O P2O5 Pt Pd ∆ a) b) N H H N c) O O H / + O d) H N H O P2O5 Pd 10. Cuando la quinolina e isoquilonina reacciona a través de reacciones sustitución electrofílica aromática en medio ácido, generalmente la sustitución ocurre en las posiciones 5 y 8 ¿por qué?. 11. Indique como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos. O a) N O b) N d) N O Ph e) O2N N N Ph c) 26 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA DIAZINAS 1. Escriba una estructura correcta para los siguientes compuestos. a) 3(2-metilbutil)piridazina b) 2-nitropirimidina c) 4-benzilpirimidina d) 2-isopropilpirazina e) 8-acetilpurina f) N-metil purina g) Ac. 5.5-defenilbarbiturico h) 2,5-dimetil puridazina i) 1,4-difenil-,7-metilftalazina 2. Escriba la estructura de 5 diazinas con actividad biológica. 3. Las pirazinas se pueden obtener haciendo reaccionar compuestos 1,4-dicarbonílicos con hidrazina o hidrazinas N-sustituidas. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. O a) Ph Ph NO2 b) O O c) O + + O + NH2NH2 H + Pd O + H2NNH2 H + H2NNH2 H 4. Escriba una secuencia lógica de reacciones para la siguiente transformacion. O O + + H2NNH2 H Pd / N N 27 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 5. La forma más simple de obtener pirimidinas es haciendo reaccionar compuestos 1,3dicarbonílicos con compuestos que contengan grupos funcionales con la unión N-C-N. Escriba como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos. O Ph a) N N b) Ph O NH N H O c) N N d) O N H Br NH O O 6. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones. Ph a) Ph O O O O + Ph O O + H2NNH2 H + N N Ph O b) O H2N NH2 _ EtO / EtOH O N H NH O 7. Uno de los métodos comunes de obtención de pirazinas es la dimerización de compuestos α-aminocarbonílicos. Describa como obtendría cada uno de los siguientes compuestos. N a) N b) N Ph Ph N 8. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. NH2 a) NH2 + Ph Ph O O H+ 28 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O NH2 b) NH2 Ph c) Ph NH2 NH2 + + O H+ O H O H H+ 9. Cual de las siguientes reacciones tiene mayores posibilidades de reaccionar frente a condiciones de sustitución electrofílica aromática. OH a) HO O N b) N O N ó N N N N OH ó NO2 N OH N OH 10. Indique en cual de los anillos de los siguientes compuestos ocurrirá la sustitución electrofílica aromática. N a) N N b) N c) N 11. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones de sustitución electrofílica aromática. a) N HNO3 / H N + b) N Br2 / Fe N 29 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O c) N N O O H + d) N N H2SO4 / H + 12. Muchas reacciones de las diazinas ocurren como en la piridina. Prediga los productos de las siguientes reacciones. a) N + N CH3CH2CH2CH2 O _ b) N N c) N N d) N N + H _ EtO / EtOH O + _ NH2 / NH3 O Ph O + 13. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las transformaciones c) y d) de 12. 30 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA SOLUCIONES 31 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA NOMENCLATURA DE COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS 1. a) Oxaciclopropano c) trans-2,3-Dimetil-oxaciclopropapo e) 9,10-Ditiantraceno g) 2H-1-Oxanaftaleno i) Aza-2,4-ciclopentadieno k) Azabenceno m) 1,3-Diazabenceno o) 1H-1-Azaindeno q) 2-Azanaftaleno s) 9-Azafenantreno u) 10H,9-Tia-10-azaantraceno w) 1H,3H,4H-2-Oxanaftaleno y) Azaciclohexano 32 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA HETEROCICLOS NO AROMÁTICOS DE TRES MIEMBROS 3. OH a) O c) O e) S g) O O 4. a) Ph Br 2 / H2O HO _ Ph H N O NH2 c) Cl HO _ 5. .. :N a) O O O O N H H H +N c) H Cl H H _ OH H H N: Cl H H H N H 33 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 6. a) La reacción ocurre más rápido entre más grupos electrodonadores tenga el doble enlace. 8. OH a) OCH3 c) Ph OH N OH e) Ph 10. HO Cl HO c) F F I a) 11. NH2 CF3COOOH NH2 O CH3NH2 NH2 OH NHCH3 H2SO4 dil. frío NH2 NCH3 KOH NH2 OSO3H NHCH3 34 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA HETEROCICLOS DE CUATRO, CINCO Y SEIS MIEMBROS NO AROMÁTICOS 2. a) La que tiene el halogeno en el carbono menos sustituido. b) La que tiene el mejor grupo saliente ( I ) 3. O a) S O O S O N H H _ OH O _ .. S NH O _ OH I O _ .. S N O I F H N O I S N O 4. O a) NH O c) Ph O N HN h) N O Ph f) 35 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 5. _ TsO H _O t-BuO TsO O O TsO O _O 7. a) c) O OH + NH3 I O e) NH g) Ph N NH 8. .. O: H Cl + O H + Cl _ O H + Cl OH Cl _ + OH 36 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 10. NH2 a) OH O c) SH Cl O NaOH S H2SO4 dil. frio NH2 KOH OSO3H O O H3O+ S O OH H N O e) OH OH H+ 37 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA HETEROCICLOS AROMÁTICOS DE CINCO MIEMBROS CON UN HETEROÁTOMO (Furano, pirrol y tiofeno) 1. _ X .. X + .. _ .. X + 3. La sistesis de Paal-Knorr es la reacción de compuestos dicarbonílicos 1,4 enolizable en presencia de un agente deshidratante (H2SO4, P2O5, ZnCl2), o bien con amoniaco o una amina primaria, o con un sulfuro inorgánico. 5. a) O O O H+ OH c) O O H+ O HNO3 O NO2 H+ O NO2 6. a) O CH3Cl O HNO3 O2N O 1. KMnO 4 / NaOH 2. H+ O 2N O COOH c) Igual que la anterior excepto el último paso 38 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. NO2 a) O2N O c) Br O NO2 8. _ CH3CH2 : MgBr N H _ N .. N .. H CH3 I N _ _ .. N .. N CH3 I N H N H 9. O O O _ O OH O _ O .. Cl O O O H H O O O O O H+ 39 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA ANILLOS BENZOFUSIONADOS (Indol, benzofurano, benzotiofeno) 2. Es la reacción de una fenilhidrazona de un aldehído o cetona en presencia de un catalizador ácido (ZnCl2, BF3, H3PO4, etc.). 4. H N H N N H NH NH NH H H NH3 + N H N H NH2 5. Según el mecanismo anterior en el NH3 6. O + O O O H+ N H N O N NH2 H OH N H H3O+ N H O O ∆ N H O 40 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. Síntesis de Madelug _ NH2 N H O N H Síntesis de Bischler O + NH2 O O H+ O O N H Br Síntesis de Reissert O O NO2 Fe / H+ N H 8. a) O 9. O H + O O O O NaOH O O Br 2 Br _ COO O O KOH O Br O H NaOH O O OH 41 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 10. a) N H NO2 e) N H g) S OH c) N H i) N H Ph m) N H k) O O o) S O 11. O a) O O c) O O NO2 N H O2N i) O O NO2 e) g) S NO2 42 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA AZOLES 1. a) 2-Nitrooxazol c) 5-bencilisoxazol e) 4-Isopropiltiazol g) 5-Clorooxazol i) 5-Carboxioxazol k) 5-Bromoisoxazol 2. O a) O _H O 2 N O + + O H2NOH HO H+ O N H+ NOH O H2NOH NOH H + O _H 2O O H+ N O OH N O O c) O H + PhNHNH 2 NNHPh H+ O H+ _H O 2 N N Ph 43 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 3. N O 4. O a) O O N c) O2N N 5. _ O a) N C + O N _ O c) O N C NO2 O O2N + H N O 6. a) _ + CH2 N N + N + NH Ph N O O NH O + c) CH2 N N Ph O 44 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. G _ H+ N H N N G N: _ H+ N G NH 8. O a) N H H+ O O N 10. O Cl + NOH H2NOH N Cl O ∆ ∆ O NOH HO O N H O N 11. O2N a) S O2N N e) N H g) O N c) O Br N N O 12. a) _ + CH2 N N + N NH 45 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA PIRIDINA 2. a) β-Picolina c) β-Colina 3. O O O + O O H NH3 HNO3 O N O O 4. O Ph O O O O + a) O Ph H NH3 HNO3 H3O+ N 6. H2O2 30 % N N+ _ O COOH NaNH2 CO2 H+ N CH3I N+ _ O PCl3 N a) _ c) N NH2 H2O N NH2 46 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA _ e) N NH2 H2O N H2N Zn / H + N NH2 O O O O N N H HNO3 H3O+ NH2 7. O O H _ O H O _ .. + O N _N .. O O OH _ O + O H N O O N _ .. O O 8. a) N Ph c) Br e) NH2 + N_ O N 9. NO2 a) N O NO2 c) N N H 47 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA QUINOLINAS E ISOQUINOLINAS 1. a) 2-Nitroquinolina b) 4-(1-metilpropanoil)-isoquinolina e) 7-Bromoquinolina 3. a) N c) N 4. O + O H+ N H H+ HO NH2 N H _H O 2 As 2O5 N N H 5. Podría formarse más de un anión y la mezcla generar una mezcla de compuestos productos de condensacionees aldolicas y de cicloadición. 6. a) N c) N 48 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 7. c) O H + O NaOH O H N H NH2 OH H2O N N 8. Porque no tiene posibilidades de formar la base de Shift (enamina). 9. a) N c) N OH 10. Porque en condiciones ácidas el anillo de la piridina se encuentra protonado y en consecuencia el anillo bencénico es el más reactivo. 11. O H a) NH2 H c) Ph O PO 2 5 Pt N Ph + O O P2O5 Pt N O O NH 49 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA H O e) O2N Ph NH P2O5 Pt O2N Ph N 50 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA DIAZINAS 1. a) N N c) N O N e) N N H Ph i) Ph N N g) HN O Ph Ph NH O Ph N 3. a) Ph N N Ph c) N N 4. O O H + a) + H2NNH2 NNH2 O H + N N Pd / ∆ N N 5. O a) O + O H2N NH2 H+ N N 51 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA O O b) O Ph Ph O O + O O H2N NH2 _ OH HN O Ph NH O Ph 6. b) O O O + O O O O H2N NH2 _ OH O O O NH H2N O _ O OH O N H NH O 7. O a) 2 NH2 H+ 8. N a) N Ph Ph c) Ph N Ph N 9. a) HO OH N N OH 10. a), b) y c) ocurre en el anillo bencénico. 52 PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA 11. a) NO2 + O c) N NO2 N N N N N 12. a) N N b) N N O H 13. O N c) N + _ EtO N N _ .. N Ph O N O Ph 53
Report "Ejercicios de Quimica Heterociclica para practicar."