Reactividad general de quinolinas e isoquinolinas

Reactividad general de quinolinas e isoquinolinas.
• Reacciones en el átomo de nitrógeno:
Ph−NH2 Quinolina Piridina Isoquinolina
PKa= 4.6 4.93
5.23
5.40
Como se ve tienen basicidades similares a la de piridina; por lo tanto, sufren reacciones análogas:
• Complejación con ácidos de Lewis .
• Protonación a sales de (iso)quinolinio: QH+, iQH+.
• N−alquilación y N−acilación dando sales de (iso)quinolinio cuaternarias.
• Reacciones de SE:
• Anillo de piridina desactivado, pero carbociclo no ! suceden en el carbociclo.
• Además en el intermedio se conserva la aromaticidad del anillo Py ! mejor que en Py.
• Posiciones favorecidas cinéticamente: C5 y C8 (postulado de Hammond!!. Representando
intermedios).
• Las SE del naftaleno también están favorecidas cinéticamente en C5 y C8 por razones análogas.
• Condiciones y resultados: Gilchrist; tabla: 5.4; pág.:162. Algunas condiciones son similares a la serie
bencénica, p.ej.: HNO3/H2SO4/0oC.
• Un caso especial: SE con AN previa: Q + (1)HCl + (2)Br2/PhNO2/ ! 3−Br−Q. Mecanismo:
• Reacciones de AN:
Suceden en C2 de Q o en C1 de iQ con mayor facilidad que en Py, porque la mayor parte de la aromaticidad
se retiene en el carbociclo. En general tiene lugar sobre sales de (iso)quinolinio:
La reducción con DIBAH de quinolinas conduce a 1,2−dihidroquinolinas inestables:
Por analogía puede incluirse en esta subsección las hidrogenaciones catalíticas:
Suceden con igual facilidad que las hidrogenaciones de Py a piperidina y, lógicamente, en el anillo de mayor
deficiencia electrónica (anillo Py). Se observará que se realizan sobre los cationes QH+ o iQH+, en analogía
con el caso de la Py (sobre PyH+). La razón −en todos los casos− es que el par libre del N se complejaría con
el catalizador, disminuyendo su actividad.(Recordar: el veneno del catalizador de Lindlar para la
syn−hidrogenación de alquinos a alquenos, es precisamente Q).
• Reacciones de SN
Las reacciones de SN (salvo las que puedan transcurrir a través de hetarinos) suceden según una secuencia de
AN−E; en consecuencia tienen lugar con mayor facilidad que en la Py (por una razón análoga a la comentada
para las AN).
• Posiciones favorecidas cinéticamente: C2 y C4 de Q; C1 (y en menor medida C3) de iQ. En todas
ellas hay un resto de carga positivo como consecuencia del efecto −R del átomo de N. Analizando los
correspondientes intermedios (ver más abajo), se ve que en los tres primeros casos, la carga negativa
1
se deslocaliza y llega al átomo de N, respetando la aromaticidad del carbociclo; sin embargo, en la
posición C3 de iQ la carga negativa solo llega al átomo de N si se rompe la aromaticidad del
carbociclo.
Se representan los intermedios para la SN clásica , con salida de X−.
• SN clásica Según lo dicho más arriba, no hay problema para efectuarlas en C2 y C4 de Q y en C1 de
iQ con nucleófilos del tipo RO− (generalmente a reflujo de ROH), ArS−, aminas y carbaniones. La
posición C3 de iQ requiere condiciones algo más duras, lo que se puede aprovechar para llevar a cabo
desplazamientos regioselectivos (Gilchrist; fig.:5.43; pág.:163).
• SN directa:
• Con NH2− : van a temperatura muy baja en Q e iQ (con esta solo en C1). Las condiciones son tan distintas
de las necesarias con la Py que algunos textos no dan a la reacción el nombre de Chichibabin. Para
quinolina:
• Con R−M (R = alquil, aril; M = Li, MgX). En C2 de Q y en C1 de iQ (lo que indica que hay una
complejación previa M/par libre del N, como en el caso de la Py). Para la iQ:
• Con OH−. No iban sobre Py, pero sí ahora (reflejo de la mayor facilidad de SN sobre Q e iQ) Gilchrist;
fig.:5.44; pág.: 164.
• Degradación oxidante
Recordar: oxidación = pérdida de electrones ! suceden preferentemente en el carbociclo, cuya densidad
electrónica es mayor que la del anillo Py.
Condiciones:
• Oxidación electrolítica (anódica). P.ej.:
• KmnO4 / OH− / (Gilchrist; pág.:165)
Derivados de quinolina e isoquinolina
• N−óxidos
• Preparación: Q e iQ + AcOH/H2O2
• Reactividad:
• Derivados alquilados
H bencílicos en C2 y C4 de Q y en C1 de iQ: relativamente ácidos ! procesos de alquilación, acilación y
condensación aldólica.
• Derivados hidroxilados
2−HO−Q y 4HO−Q ! 2− y 4−quinolonas.
1−HO−iQ ! 1−isoquinolona; 3−HO−iQ ! 3−isoquinolina. (Equilibrio no tan desplazado).
Restantes: son formas hidroxi (comportamiento fenólico típico). La 8−HO−Q (nombre común: oxina [nombre
que no puede usarse por ello para el pirano]), forma quelatos con cationes Mg2+, Cu2+, Zn2+ y Al3+; el
quelato con Cu2+ se usa como fungicida.
• Aminoderivados
2
Siempre amino (nunca imino). Se protonan en el N anular.
2− y 4−H2N−Q y también 1− y 3−H2N−iQ + NaNO2/H2SO4 aq. dil. ! [(i)Q−N+"N muy inestables] !
(iso)quinolonas
Restantes: ! (i)Q−N+"N de estabilidad similar a Ar−N+"N ! reacciones usuales (Sandmeyer, etc.)
• Ácidos carboxílicos
2−HOOC−Q ó 1−HOOC−iQ + calor ! Q ó iQ + CO2 (a través de iluros similares a los de Py−COOH).
Quinolizinas y sales de Quinolizinio
• Acridinas
En el caso de acridina el C9 está especialmente activado por el átomo de nitrógeno del anillo. Las reacciones
de adicción en las posiciones 9 y 10 tienen lugar con gran facilidad.
• Fenantridinas
Acidez relativa de los H en cadena lateral de C6:
1
1
3