SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS I

(Método del Árbol de Síntesis)

Proponer un plan de síntesis, a partir del tolueno o xileno como materiales de partida, para las siguientes moléculas:

(MOb 12)

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1-isopropil-7-metilnaftaleno

(MOb 13)

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2,7-dimetilnaftaleno

 

 

(MOb 14)

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1-isopropil-6-metilnaftalen

 

(MOb 15)

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4-metox-1,2,7-trimetilnaftaleno

Solución: (MOb 12).

En la estrategia que se asume, se toma en cuenta que la última etapa puede responder a un proceso de “aromatizacion”, por lo cual se propone que la molécula precursora presenta un anillo no aromático, con un doble enlace  sobre el carbono que contiene el doble enlace y el grupo alquilico.

Esta estructura se puede conseguir por la acción del un Grignard sobre un carbonilo y la posterior deshidratación del alcohol formado. La cetona se forma por la acilación sobre el compuesto bencénico adecuado con el anhídrido succínico y sus posteriores cierres intramoleculares de acilación de Friedel -Crafts.

mob12sol.png

Solución (MOb 13).

Nuevamente la molécula precursora tiene que se “aromatizada”, la estrategia mas adecuada de entre otras  se basa en la combinación de acilación con anhídrido succínico sustituido y la reducción de Clemmensen.

El carbonilo final se reduce a alcohol que será deshidratado luego con hidrogeno molecular y un catalizador denominado cromilo de cobre.

 

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Solución (MOb 14).

La aromatización final se consigue, luego de reducir un grupo carbonílico a alcohol y luego deshidratarse el mismo. La molécula precursora de consigue con una acilación con el anhídrido succínico.

E l carbonilo que tiene que ser atacado por un Grignard para introducir el grupo alquilo y general el alcohol que será deshidratado, es protegido temporalmente como un acetal cíclico.

 

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Solución MOb 15.

 El anillo mas sustituido se considera que corresponde al anillo aromático que por una acilación  adecuada con un derivado del anhídrido succínico, permitirá el cierre de un anillo, con una combinación inteligente de la acilación y reducción del carbonilo.

El anillo bencénico con la funcionalidad requerida se prepara a partir del o-xileno, que es sulfonado y el grupo –OH se protege eterificándolo hasta el final.

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La acilación del naftaleno está sujeta a un interesante efecto del disolvente. La reacción en disulfuro de carbono o disolventes halogenados, produce un ataque predominantemente en la posición a , sin embargo, en solución de nitrobenceno, el tamaño del agente electrofílico atacante se incrementa por solvatación con el nitrobenceno, atacándose la posiciónb, que es menos impedida estéricamente.

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La succinoilación del naftaleno en nitrobenceno produce una mezcla separable de isómeros a y b, los cuales se usan en la síntesis de derivados del fenantreno

succionoilacinnaftaleno.png

El tetralín, se acila exclusivamente en la posición b, lo que demuestra la resistencia de los derivados 2-ftaloilo a ciclarse en la posición 3 para dar productos condensados lineales.

naftaceno2.png

 

 

Ejemplo: Sintetizar el ácido p-bromobenzoico a partir del benceno y los reactivos necesarios.

 

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MOb 16

Solución (MOb 16).

Es necesario preguntarse “¿Cuál es un precursor inmediato del ácido p-bromobenzoico?” El análisis retrosintético de la Mob 16, revela dos rutas válidas, que van del benceno al ácido p-bromobenzoico, aspecto que puede verse en el siguiente árbol de síntesis, para la MOb.

mob16sol.png

La mejor opción es la que utiliza el tolueno como intermediario, pues el grupo metilo, es débilmente activante del anillo bencénico y mejora el rendimiento de la formación del p-bromotolueno.

En la segunda ruta de síntesis, se debe tomar en cuenta que el bromo es desactivante del anillo, y el por consiguiente el rendimiento de la reacción será obviamente mucho mas bajo que la primera ruta. Sin embargo, se debe entender que no existe un único producto en la síntesis, pues también se formará el isómero orto-sustituido, que deberá ser necesariamente separado en el proceso de síntesis.

Un segundo caso, se presenta en muestra las características de una multi-sustitución electrofílica del anillo bencénico, es la síntesis del 4-cloro-1-nitro-2-propilbenceno (MOb. 17) a partir de benceno.

Solución (MOb 17).

En principio hay tres posibles precursores di-sustituidos, pero sólo uno de ellos es el adecuado. También en este caso, existe la alta probabilidad de la formación del isómero 2-cloro-1-nitro-4-propilbenceno.

precursoresmob17.png

La síntesis final de la MOb 17, se puede encarar por medio de  una ruta de cuatro pasos a partir del benceno: Primero, se acila el benceno con cloruro de propanoilo catalizado por un acido de Lewis. Luego el anillo acilado se clora con cloro molecular. El orientador cetónico dirige a un posterior electrófilo Cl+ hacia la posición meta requerida

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Ya se tiene claro, que una de las labores del químico, es diseñar  rutas de síntesis que conduzcan en lo posible a la formación de un único producto con los mayores rendimientos, es decir evitando en todo el trayecto la formación de isómeros. Para ejemplificar este aspecto, estudiaremos la síntesis de las siguientes moléculas:

MOb. 18

mob18.png

 

 

MOb. 19

mob19.png

Solución MOb 18

El bromo es un orientado orto para y además desactivante del anillo bencénico, por lo que en la estrategia se recurre a colocar un grupo fuertmente activante a las posiciones orto y para de un nuevo electrófilo y luego de generar la reacción retirar el grupo activante del anillo bencénico.

mob18sol.png

 Solución MOb 19

El grupo –OH es fuertemente activante del anillo bencénico y orientador orto-para. Consiguientemente, podemos el grupo –OH, transformarlo en un grupo mucho más grande es decir voluminosos, que ejercerá un impedimento estérico, para cualquier electrófilo que se aproxime al anillo y lo orientará sólo a la posición para. Finalmente se restituirá el grupo –OH, para llegar a la molécula objetivo.

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