Carbanion - Enolato

1

REACCIONES VIA CARBANION-ENOLATO

2007

2

Acidez de H-

3

Mono-Activacion

Compuesto RCH2–NO2 RCH2–CORRCH2–CO2CH3

RCH2–C≡N RCH2–SO2R RCH2–CON(CH3)2

pKa 9 20 25 25 25 28

Di-Activacion

Compuesto CH2(NO2)2 (CH3CO)2CH2

CH3COCH2CO2C2H5

CH2(C≡N)2 CH2(CO2C2H5)2 CH2(SO2CH3)2

pKa 4 9 11 11 13 13

Los compuestos con dos grupos electrón atrayentes son más ácidos debido a la mayor estabilización del carbanión

Acidez de Hidrogenos en α en Compuestos

Mono- y Di-Activados

4

pKa de algunos enolatos

5

C-Nu más importantes

6

C-Nu más importantes

7

Los aldehídos y cetonas tienen la propiedad de estar en rápido equilibrio con su forma enólica. A los equilibrios donde un hidrógeno cambia de lugar, se les denomina equilibrios tautoméricos

Generalmente el equilibrio está desplazado hacia la forma ceto.

8

Características de enolatos

9

pKa = 5

pKa = 16

pKa >> 50

10

pKa = 19 pKa = 17

11

Estabilización de enolatos

12

Condensación de Claisen

Condensación de Dieckmann

13


14

Reacción de Claisen-Schmidt

15


16

Mecanismo de la condensación de Claisen

17

MECHANISM OF THE CLAISEN CONDENSATION

Step 1: First, an acid-base reaction. The alkoxide functions as a base and removes the acidic α-hydrogen giving the reactive ester enolate.

Step 2: The nucleophilic ester enolate attacks the carbonyl C of another ester in a nucleophilic substitution process giving the tetrahedral intermediate.

Step 3: The intermediate collapses, reforming the C=O, resulting in loss of the leaving group, the alkoxide, leading to the β-ketoester product.

Note that the reaction is drawn to completion by deprotonation of the active methylene in the product by the ethoxide. The salt typically precipitates and is recovered after acid work-up.

http://www.chem.ucalgary.ca/courses/351/Carey5th/Ch20/ch20-2-1.html





18

Claisen Mixtas

HCORHCOR

OO

ROCORROCOR

OO

ROCROC

OO

CORCOR

OO CORCOR

OO

19

ejemplo

1. NaOCH1. NaOCH33

2. H2. H33OO++

(60%)(60%)

CCOCHOCH33

OO

++ CHCH33CCHH22COCHCOCH33

OO

OO OO

CCCCHCOCHHCOCH33

CHCH33

20

ejemplo

1. NaOCH1. NaOCH22CHCH33

2. H2. H33OO++

(62-71%)(62-71%)

CCOCHOCH22CHCH33

OO

++

OO

CCHH33CC

OO OO

CCCCHH22CC

21

Condensación de Claisen Intramolecular :

Reacción de Dieckmann

22

Condensación de Dieckmann

23

CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CHCH22COCHCOCH22CHCH33

OO OO


2. H2. H33OO++

Ejemplo

COCHCOCH22CHCH33

OO OO

(74-81%)(74-81%)

24

CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CCHH22COCHCOCH22CHCH33

OO OO

NaOCHNaOCH22CHCH33

via

CHCH33CHCH22OCCHOCCH22CHCH22CHCH22CCHHCOCHCOCH22CHCH33

OO OO

••••

––

•••• ••••

•••• ••••

•••• ••••

25

via


OO OO

••••

––

•••• •••••••• ••••

26

via


OO OO

••••

––

•••• •••••••• ••••

CCHHCOCHCOCH22CHCH33

OO

––•••• ••••

CHCH22HH22CC

HH22CC

CC

OO•••• ••••••••CHCH33CHCH22OO

••••

••••

27

via


OO

––•••• ••••

CHCH22HH22CC

HH22CC

CC


••••

••••

28

via


OO

––•••• ••••

CHCH22HH22CC

HH22CC

CC


••••

••••

CHCH33CHCH22OO

••••

••••••••––

•••• ••••


OO

CHCH22HH22CC

HH22CC

CC

OO••••••••

++

29

Síntesis Acetoacética

30


31

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH HH

OO OO

HH33CC


32

Deprotonación del Acetoacetato de etilo

CHCH33CHCH22OOCCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH HH

OO OO

HH33CC++

––

ppKKaa ~ 11 ~ 11

33ppKKaa ~ 16 ~ 16

CHCH33CHCH22OOCCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH HH

OO OO

HH33CC++

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH

OO OO

••••––HH33CC ++ CHCH33CHCH22OHOH

––

ppKKaa ~ 11 ~ 11

KK ~ 10 ~ 1055

Deprotonación del Acetoacetato de etilo

34

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH

OO OO

••••––HH33CC

RR XX

Alquilación del Acetoacetato de etilo

35

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH

OO OO

••••––HH33CC

RR XX

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH

OO OO

HH33CC

RR

Alquilaíón del Acetoacetato de etilo

36

Conversión a cetona

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH

OO OO

HH33CC

RR

CCCC

CCOHOH

HH

OO OO

HH33CC

RR

1. HO1. HO––, H, H22OO2. H2. H++

37

CCCC

CCOHOH

HH

OO OO

HH33CC

RR

CCCHCH22RR

COCO22

OO

HH33CC++

Conversión a cetona

38

ejemplo


2. 2. CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22BrBr

OO OO

CHCH33CCHCCH22COCHCOCH22CHCH33

39

ejemplo

(70%)(70%)


2. 2. CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22BrBr

OO OO


OO OO

CHCH33CCHCOCHCCHCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33

40

ejemplo

(60%)(60%)

OO

CHCH33CCHCCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33

1. NaOH, H1. NaOH, H22OO

2. H2. H++

3. calor, -CO3. calor, -CO22

OO OO

CHCH33CCHCOCHCCHCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33

41

ejemplo: Dialquilación

OO OO

CHCH33CCCCHHCOCHCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH CHCH22

42


2. 2. CHCH33CHCH22II

OO OO

CHCH33CCCCHHCOCHCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH CHCH22

OO

CHCH33CCCOCHCCCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH CHCH22

OO

CHCH33CHCH22

(75%)(75%)


43


2. H2. H++


OO

CHCH33CCCOCHCCCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH CHCH22

OO

CHCH33CHCH22

CHCH33CCHCCH CHCH22CHCH CHCH22

OO

CHCH33CHCH22


44

Otro ejemplo

OO OOHH

COCHCOCH22CHCH33

45

OO OOHH

COCHCOCH22CHCH33


2. 2. HH22CC CHCHCHCH22BrBr

OO OOCHCH22CHCH

COCHCOCH22CHCH33

CHCH22(89%)(89%)

Otro ejemplo

46

OO OOCOCHCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH CHCH22

Otro ejemplo

47

OOHH

OO OOCOCHCOCH22CHCH33

CHCH22CHCH CHCH22


2. H2. H++


CHCH22CHCH CHCH22 (66%)(66%)

Otro ejemplo

48

Step 1: First, an acid-base reaction. Ethoxide functions as a base and removes the acidic a-hydrogen giving the reactive enolate which is then alkylated.

Step 2: Acid or base catalysed hydrolysis of the ester to the parent carboxylic acid.

Step 3: Loss of CO2 = decarboxylation, readily occurs giving a substituted ketone.


http://www.chem.ucalgary.ca/courses/351/Carey5th/Ch20/ch20-3-3-1.html








49

Síntesis Malónica

50

Step 1: First, an acid-base reaction. Ethoxide functions as a base and removes the acidic -hydrogen giving the reactive enolate which is then alkylated

Step 2: Acid or base catalysed hydrolysis of both esters to give the parent dicarboxylic acid, a substituted malonic acid

Step 3: Loss of CO2 = decarboxylation, readily occurs giving a substituted carboxylic acid.










51

En presencia de una base fuerte tanto la forma ceto como la enol pierden un protón formándose un anión (ión enolato) que está estabilizado por resonancia.

La reacción más común de un ion enolato se produce en posición . Algunas reacciones se producen por el oxígeno y permiten capturar el enolato.

Las formas ceto y enol son diferentes pero cuando pierden un protón dan lugar al mismo compuesto ión enolato

Mecanismo de sustitución en

52

Ejemplos de utilización de compuestos doblemente activados en SN2

53

Reacciones de condensación de carbonilos

Ocurren simultáneamente una reacción de adición y de sustitución

Un grupo carbonilo actúa como electrófilo sufriendo reacción de adición nucleófila y el otro grupo carbonilo actúa como nucleófilo.

54

Síntesis Malónica

55

Ester Malónico

CCCC

CCOCHOCH22CHCH33

HH HH

OO OO

CHCH33CHCH22OO

56

Analogía

OO OO


OO OO

CHCH33CHCH22OCCHOCCH22COCHCOCH22CHCH33

OO

CHCH33CCHCCH22RR

OO

HOCCHHOCCH22RR

57

ejemplo


OO OO


HH22CC CHCHCHCH22CHCH22CHCH22BrBr2.2.

CHCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH

OO OO

CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33

(85%)(85%)

58

ejemplo(75%)(75%)


2. H2. H++


CHCH22CHCH22CHCH22CHCH CHCH22

OO OO


OO

HOCCHHOCCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH CHCH22

59


OO OO


2. 2. CHCH33BrBr

CHCH33

OO OO

CHCH33CHCH22OCCHCOCHOCCHCOCH22CHCH33 (79-83%)(79-83%)

Dialquilación

60


OO OO

CHCH33CHCH22OCCCOCHOCCCOCH22CHCH33

2. 2. CHCH33(CH(CH22))88CHCH22BrBr

CHCH33CH3(CH2)8CH2

CHCH33

OO OO


Dialquilación

61

OO OO


CHCH33

OO

CH3(CH2)8CH2CHCOHCHCOH

CHCH33CH3(CH2)8CH2


2. H2. H++


(61-74%)(61-74%)

Dialquilación

62

Otro ejemplo


OO OO


2. Br2. BrCHCH22CHCH22CHCH22BrBr

CHCH22CHCH22CHCH22BrBr

OO OO


63


OO OO


Otro ejemplo

64

NaOCHNaOCH22CHCH33


OO OO


OO OO


HH22CC CHCH22

CCHH22

(60-65%)(60-65%)

Otro ejemplo

65

OO OO


HH22CC CHCH22

CCHH22 1. NaOH, H1. NaOH, H22OO

2. H2. H++


HH22CC CHCH22

CCHH22

CC

HH COCO22HH

(80%)(80%)

Otro ejemplo

67

Reacción de Michael

68

Reacción de Michael

69

Mecanismo de Michael

70

Reacción de Knoevenagel

H

O

COOEt

COOEt

+

OH

COOEt

COOEt

NaOEt

COOEt

H2O

H+

71

Reacción de Knoevenagel

72

Mecanismo de la reacción de Knoevenagel

73

Grupos Protectores

74

Grupos Protectores

75

GP del carbonilo

76

GP de alcoholes

77

Alkylation

Michael addition

Decarboxylation

Reactions of Active Methylene systems





78

Alquilación

•In principle both of the -H can be replaced with alkyl groups:

•This can be utilised to form a cyclic system by using a dihalide:

79

MECHANISM OF ALKYLATION

Step 1: First, an acid-base reaction. The ethoxide functions as a base and removes an acidic -hydrogen from between the two carbonyl groups giving the reactive enolate.

Step 2: The nucleophilic enolate attacks the alkyl halide at the electrophilic carbon carrying the halogen via an SN2 type process giving the

alkylation product and a bromide ion.

http://www.chem.ucalgary.ca/courses/351/Carey5th/Ch08/ch8-4.html






80

Decarboxylation of -carbonyl esters

Step 1: Remember curly arrows flow.... Start at the protonation of the carbonyl, break the O-H bond and form the p bond, break the C-C and make the C=C. Note the concerted nature of this reaction and the cyclic transition state

Step 2: Tautomerisation of the enol of the ketone leads to the more favourable ketone form (mechanism not shown here).







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