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SÍNTESIS ORGÁNICA
UNIDAD I
DESCONEXIONES Y REORDENAMIENTO NUCLEOFÍLICO
INTRODUCCIÓN A LA SÍNTESIS ORGÁNICA
La síntesis orgánica es la construcción planificada de moléculas orgánicas
mediante reacciones químicas
Así pues, la síntesis de compuestos orgánicos se ha convertido en uno de
los ámbitos más importantes de la química orgánica.
Objetivo: persigue la preparación de nuevos compuestos en función de
su interés, bien sea industrial o teórico (científico).
Cada procedimiento sintético consta generalmente de múltiples etapas.
Existen varios campos de acción
de la síntesis orgánica. La
síntesis de productos naturales
presenta un especial interés
Taxol, antitumoral
La síntesis de compuestos para su
aprovechamiento en diferentes
campos como el
farmacéutico, la industria alimentaria,
colorantes, plaguicidas, etcétera
fluoxetina (o Prozac), antidepresivo
TIPOS DE SÍNTESIS ORGÁNICA
SÍNTESIS TOTAL
Es la síntesis química de moléculas
orgánicas complejas partiendo de
moléculas simples comercialmente
ascequibles.
En una síntesis lineal, es decir el
producto de una etapa previa es
reactivo para la siguiente, así desde
la primera materia prima hasta que
se obtiene la molécula objetivo
SÍNTESIS CONVERGENTE
El producto final se obtiene por
condensación
de
fragmentos
grandes que se han obtenido, a su
vez, por unión de otros más
pequeños hasta llegar a diversos
reactivos de partida
TIPOS DE SÍNTESIS ORGÁNICA
SÍNTESIS METODOLOGICA
SÍNTESIS PARCIAL
Síntesis donde se parte de un
producto natural, que no ha sido
previamente sintetizado, que sí es
fácilmente accesible. Se usa cuando
es una alternativa mejor a una
síntesis total.
Un ejemplo sería la síntesis del LSD.
La investigación de nuevos
métodos sintéticos implica tres
etapas:
• descubrimiento,
•optimización y
• estudios de ámbito de aplicación y
limitaciones
DISEÑO DE UNA SÍNTESIS
El diseño de una síntesis se basa en el análisis retrosintético, es un
enfoque del diseño de síntesis aportado por el químico americano Elias
James Corey
Con esta técnica el diseño de la síntesis se planifica hacia atrás,
partiendo desde el producto final hasta llegar a unos compuestos de
partida factibles mediante una secuencia de pasos lógicos donde cada
vez las estructuras precursoras son más sencillas.
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESTUDIO DE LA MOLÉCULA
OBJETIVO:
El primer paso para realizar el
análisis retrosintético es el
conocimiento estructural de la
molécula objetivo, referido
concretamente a:
• mapa de potenciales
• grupos funcionales presentes
• enlaces e insaturaciones
• estereoquímica
MÉTODO DE LAS DESCONEXIONES
Desconexión: operación analítica teórica consistente en la fisión de un
enlace la cual convierte a la molécula en dos fragmentos que deben
considerarse reactivos de partida. La condición para que una
desconexión sea útil es que exista una reacción química real que en la
práctica sea capaz de establecer el enlace que en la desconexión ha
roto.
En cada etapa de desconexión se supone la ruptura de un enlace para
dar lugar a dos fragmentos llamados SINTONES, una vez desconectada
la estructura y analizados los sintones se propone los EQUIVALENTES
SINTÉTICOS
IGF
Cl
sintón catiónico
Cl
sintón aniónico
TERMINOLOGÍA
Desconexión o análisis:
Símbolo de ruptura de enlace y
generación de un nuevo grupo funcional
Interconversión de grupo funcional: IGF, proceso de conversión de un
grupo funcional a otro
Molécula objetivo: MO o TM, molécula que se pretende desconectar
Análisis: Proceso por el cual iniciamos la desconexión
Síntesis: Proceso de preparación de la MO
INTERCONVERSIÓN DE GRUPO FUNCIONAL
uno de los procesos prácticos más usados en el análisis retrosíntetico se
realiza con la interconversión de grupos funcionales.
CONVERSIÓN DE ALCANOS
alquenos
aldehídos
ALCANOS
cetonas
halogenuros de
alquilo
CONVERSIÓN DE ALCANOS
CONVERSIÓN A ALQUENOS
ANÁLISIS
IGF
SÍNTESIS
H2/Cat.
CONVERSIÓN DE ALCANOS
CONVERSIÓN A HALOGENUROS DE ALQUILO
ANÁLISIS
IGF
SÍNTESIS
CH2Cl
Zn, HCl
CH2Cl
CONVERSIÓN DE ALCANOS
CONVERSIÓN A REACTIVO DE GRIGNARD
Los R-X se pueden convertir a RMgX y luego con agua produce R-H
ANÁLISIS
IGF
CH2MgCl
IGF
Cl
SÍNTESIS
Mg/ Et 2O
Cl
CH2MgCl
H3O+
CONVERSIÓN DE ALCANOS
CONVERSIÓN A ALDEHÍDOS Y CETONAS
IGF
R-H
ANÁLISIS
RCHO
IGF
R-H
R
C
R
O
SÍNTESIS
RCHO
Zn/Hg,
RCH2-H
HCl
R
C
O
R
H2NNH 2, KOH
dietilenglicol
RCH2-R
CONVERSIÓN DE ALQUENOS
Deshalogenación
de dihaluros
vecinales
alcoholes
ALQUENOS
alquinos
halogenuros de
alquilo
CONVERSIÓN DE ALQUENOS
CONVERSIÓN A ALCOHOLES
ANÁLISIS
IGF
RCH2-CH2OH
RCH=CH2
SÍNTESIS
RCH2-CH2OH
H+/-H2O
calor
RCH=CH2
La deshidratación debe generar el
alqueno más estable, Regla de Zaitsev
CONVERSIÓN DE ALQUENOS
DESHIDROHALOGENACIÓN DE R-X
ANÁLISIS
IGF
RCH2-CH2X
RCH=CH2
SÍNTESIS
RCH2-CH2X
KOH
alcohol
-HX
RCH=CH2
CONVERSIÓN DE ALQUENOS
DESHALOGENACIÓN DE DIHALUROS VECINALES
ANÁLISIS
IGF
RCH=CH2
RCH-CH2X
X
SÍNTESIS
RCH-CH2X
Zn
-X2
X
RCH=CH2
CONVERSIÓN DE ALQUENOS
HIDROGENACIÓN CATALÍTICA DE ALQUINOS
ANÁLISIS
IGF
RC
RCH=CH2
CH
SÍNTESIS
RC
CH
H2
catalizador de
Lindlar
RCH=CH2
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
Adic. De react.
Organometa. A
aldehídos y
cetonas
Reducción a
aldehídos y
cetonas
ALCOHOLES
Alquenos
halogenuros de alquilo
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
CONVERSIÓN A R-X POR SN
ANÁLISIS
R-OH
IGF
RX
SÍNTESIS
-OH
RX
R-OH
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
CONVERSIÓN A ALQUENOS
OXIMERCURACIÓN-DEMERCURACIÓN
ANÁLISIS
RCHCH3
IGF
RCH=CH2
OH
SÍNTESIS
1. Hg(OAc)2, H2O
RCH=CH2
RCH-CH3
2. NaBH4
OH
Regla de Markovnikov: Según esta regla el
H va al C que tenga más hidrógenos
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
CONVERSIÓN A ALQUENOS
HIDROBORACIÓN OXIDACIÓN
ANÁLISIS
IGF
RCH2CH2-OH
SÍNTESIS
RCH=CH2
1. B2H6, diglime
RCH=CH2
RCH2CH2OH
2. H2O2, NaOH
Se da contrario a la Regla de Markovnikov.
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
CONVERSIÓN A ALDEHIDOS Y CETONAS
REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONILO
Para Aldehídos
ANÁLISIS
IGF
RCH2CH2-OH
RCH2CHO
SÍNTESIS
1. NaBH4
RCH2CHO
RCH2CH2OH
2.H2O
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
CONVERSIÓN A ALDEHIDOS Y CETONAS
REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONILO
Para Cetonas
ANÁLISIS
RCHCH3
IGF
OH
RCCH3
O
SÍNTESIS
RCCH3
1. NaBH4
RCHCH3
2. H2O
O
OH
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
CONVERSIÓN A ALDEHIDOS Y CETONAS
REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONILO
Para ácidos carboxílicos
ANÁLISIS
O
RCH2CH2OH
SÍNTESIS
IGF
RCH2COH
O
RCH2COH
1. LiAlH4, Et2O
RCH2CH2OH
2. H2O
Solamente con LiAlH4, el NaBH4 no tiene
la capacidad de reducir los A.C
CONVERSIÓN DE ALCOHOLES
ADICIÓN DE REACTIVOS ORGANOMETÁLICOS
A ALDEHIDOS Y CETONAS
ANÁLISIS
O
OH
IGF
C
C
H
H
H
+
MgBr
H
SÍNTESIS
O
C
H
+
H
MgBr
H+
OH
C
H
H
CONVERSION DE
ALDEHIDOS Y CETONAS
Oxidación de
metilbencenos
Oxidación de
alcoholes
Aldehídos y
cetonas
Condensación
aldólica
Alquilación de
Friedel - Crafts
Hidroboración –
oxidación de alquinos
terminales
CONVERSIÓN DE ALDEHIDOS
Y CETONAS
CONVERSIÓN A ALCOHOLES PRIMARIOS
Agente oxidante suave
ANÁLISIS
O
R
IGF
C
OH
C
R
H
H
H
SÍNTESIS
R
C
H
O
OH
CrO3
H
Py
C
R
H
CONVERSIÓN DE ALDEHIDOS
Y CETONAS
CONVERSIÓN A ALCOHOLES SECUNDARIOS
Agente oxidante suave
ANÁLISIS
O
IGF
R
C
OH
C
R
R
R
H
SÍNTESIS
R
C
R
O
OH
K2CrO7
H
C
R
R
CONVERSIÓN DE ALDEHIDOS
Y CETONAS
POR OXIDACIÓN DE METIL BENCENOS
O
ANÁLISIS
H
IGF
Cl
SÍNTESIS
O
H
1. CrO3, AC2O
Cl
2. H2O, H2SO4
Cl
CONVERSIÓN DE ALDEHIDOS
Y CETONAS
ACILACIÓN DE FRIEDEL - CRAFTS DE
COMPUESTOS AROMÁTICOS
ANÁLISIS
O
O
H
IGF
+
H
Cl
SÍNTESIS
O
O
+
H
Cl
AlCl3
H
CONVERSIÓN DE ALDEHIDOS
Y CETONAS
CONDENSACIÓN ALDÓLICA
O
ANÁLISIS
R
O
OH
H2
C C

C
ß
IGF
H
+
C
R
H
O
CH3
C
H
H
ALDOL
SÍNTESIS
O
O
O
R
+
C
R
CH3
-OH
C
H
C
OH
H2
C C

ß
H
H
ALDOL
H
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
Oxidación de
aldehídos
Hidrólisis de
esteres
Oxidación de
alcoholes
Ácidos
carboxílicos
Reactivo de
Grignard
Oxidación de
aquilbencenos
Ruptura
oxidativa de
alquenos
Reordenamiento
de aldehídos
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
CONVERSIÓN A ALCOHOLES PRIMARIOS
ANÁLISIS
O
IGF
R
C
R
OH
C
OH
H
H
SÍNTESIS
R
C
H
O
OH
KMnO4
H
C
R
OH
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
CONVERSIÓN A ALQUILBENCENOS
O
ANÁLISIS
OH
SÍNTESIS
IGF
O
K2Cr2O7
OH
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
RUPTURA OXIDATIVA DE ALQUENOS
ANÁLISIS
O
IGF
C
R
RCH=CHR
OH
SÍNTESIS
O
RCH=CHR
1. KMnO4
2. H
C
+
R
OH
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
POR REACTIVO DE GRIGNARD
O
ANÁLISIS
IGF
C
R
RMgBr
OH
SÍNTESIS
O
RMgBr
1. CO2
2. H3O+
C
R
OH
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
HIDRÓLISIS DE ESTERES
O
ANÁLISIS
O
IGF
C
R
SÍNTESIS
C
OH
R
OR
O
O
H2O/ H+
C
R
OR
C
R
OH
CONVERSION DE ÁCIDOS
CARBOXÍLICOS
REORDENAMIENTO DE ALDEHIDOS
O
ANÁLISIS
O
IGF
C
R
SÍNTESIS
C
OH
R
O
O
H+
C
R
H
C
H
R
OH
REFERENCIAS
• Nicolaou, K. C.; Sorensen, E. J. (1996), Classics in total synthesis : targets,
strategies, methods,
•March, J.; Smith, D. (2001), Advanced Organic Chemistry, Wiley.
•Corey, E. J.; Cheng, X-M. (1995), The logic of chemical synthesis, Wiley.
• Serratosa, F., Organic Chemistry in Action. The Design o f Organic
Synthesis, Elsevier, Amsterdam, 1991
• Warren, S., Diseño de Síntesis Orgánica. Introducción Programada al
Método del Sintón, Alhambra, Madrid, 1983.
• Warren, S., Organic Synthesis. The Disconnection Approach, John Wiley,
New York, 1989.
GRACIAS