HETEROCICLICOS: SINTESIS DE 3,5 – DIMETILPIRAZOL DIMETILPIRAZOL a Guarnzio
V., b Rodriguez N. y c Venegas L.
[email protected],
[email protected] y
[email protected] Universidad Icesi, Facultad de Ciencias Naturales, Programa de Química Farmacéutica, Laboratorio de Química Orgánica ll Santiago de Cali
RESUMEN En la práctica de laboratorio se sintetizó el compuesto 3,5-dimetilpirazol a partir de sulfato de hidracina, una solución de hidróxido de sodio sodio y 2,4-pentanodiona adicionada gota a gota con agitación constante a una temperatura de aproximadamente 15ºC, es importante que la temperatura no sea superior a esta para que ocurra la reacción. En la síntesis se obtuvo un resultado de 1,0897 g del compuesto con un porcentaje de rendimiento de - %, %, que se obtuvo después de hacer una purificación purificación por cristalización del heterociclo y caracterizado por evaluación del punto de fusión cuyo valor fue de 102,5ºC inicialmente y de 110,4ºC al final, final, lo que garantiza que si / no se obtuvo el compuesto deseado y que es un – método método de obtención para los compuestos heterociclos.
1. INTRODUCCIÓN Los compuestos orgánicos cíclicos se dividen en dos grandes grupos los carbonocíclicos y los heterocíclicos. En esta ocasión nos centraremos en los heterocíclicos, estos son anillos que contienen dos o más átomos de carbono y uno o más eslabones de un heteroátomo, heteroátomo, que generalmente son son O, N, N, o S. En la figura figura 1 se puede observar algunos de estos. Muchos productos sintéticos y naturales de importancia bioquímica o con aplicaciones agrícolas, industriales y médicas son heterocíclicos como: la auxina, regulador del crecimiento vegetativo; el índigo, colorante azul; la clorofila; penicilina entre otros.1
Figura 1. Algunos heterocíclicos.
La química y la industria de los heterociclos han alcanzado una importancia y desarrollo extraordinarios en la industria interés farmacológico. Por ejemplo el pirazol que consiste en un anillo aromático simple de tres átomos de carbono y dos de nitrógeno en posiciones adyacentes2, como se muestra en figura 1. en la parte inferior. Además es una base débil de olor similar a piridina, es estable a agentes oxidantes y ácidos fuertes, y no muestra tendencia a polimerización; el NH del pirazol actúa como un dador de electrones, por el contrario del grupo N unido a doble enlace carbono que actúa como aceptor de electrones1. Cabe aclarar que también se denomina pirazol a cualquier compuesto que contenga dicho anillo. Estos compuestos son muy poco comunes en la naturaleza, por tal razón son sintetizados hoy en día en los laboratorios para aprovechar sus propiedades analgésicas, antinflamatorias, relajantes musculares, antipiréticas, antirritmicas, antidiabéticas, antibacterianas y muchas más en el ser humano3. Ahora, gracias a un método clásico desarrollado por H. Pechmann en 1898, se sintetizó pirazol a partir de acetileno y diazometano, Este metodo, se aplica en la mayoría de los casos para preparación de derivados de pirazoles, p o r con den sac ión de hidroxilamina o una hidracina con un compuesto carbonilico α, β -acetilénico o un compuesto caronílico α, β-olefínico que tenga en el carbono α o el β un grupo fácilmente desplazable2. Este método conocido como una ruta general fue usado en la práctica y se puede observar en el esquema 1.
Esquema 1.
2
1
3
Otro método de importancia para sintetizar pirazol es la adición 1,3 dipolar de un óxido de nitrilo o un diazoalcanoa un acetileno, cuyo triple enlace suele activarse con frecuencia mediante un sustituyente atrayente de electrones.en general, las condiciones de este tipo se efectúan porque los oxidos de nitrilo y los diozaalcanos se pueden considerar como compuestos ambivalentes que tiene reactividad electrofilica y nucleofilica en las posiciones 1 y 3 3 .
2. RESULTADOS 2.1. Procedimiento experimental Se realizó una condensación para la síntesis de 3,5-dimetilpirazol 3. Esta se hizo con sulfato de hidracina 2, el cual aporto la hidracina y 2,4 pentanodiona 1. La metodología utilizada para la síntesis del compuesto 3 fue reportada por Gaitán4. El mecanismo de reacción para obtener el 3,5dimetilpirazol se presenta en el siguiente esquema.
2.2. Datos y cálculos
En la tabla 1 se presentan los resultados obtenidos durante el proceso de síntesis del compuesto 3.
Tabla 1. Resultados de la síntesis de 3,5-dimetilpirazol. Compuesto
Masa(g) Volumen(mL) Rendimiento
Acetilacetona Sulfato de 1,8081 hidrazina 3,5dimetilpirazol
1,6
-
-
-
-
Los cálculos realizados de los resultados obtenidos en la síntesis se realizan a partir de las siguientes ecuaciones
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS Los espectros IR, MS, RMN1-H, RMN13-C para el compuesto sintetizado 3,5dimetilpirazol se presentan a continuación.5 El primero de ellos es el espectro de masas que presenta el ion molecular de 96 y un pico base en 97.
Ilustración 1. Espectro de masas de 3,5-dimetilpirazol. El segundo espectro que se presenta es el IR que muestra bandas características del nitrógeno al lado derecho de intensidad muy fuerte con un número de onda en – cm-1, también se observa bandas características a los grupos – CH3 con numero de onda en – cm-1.
Ilustración 2. Espectro IR de 3,5-dimetilpirazol. El siguiente espectro corresponde al RMN13-C donde el número de picos corresponde a la cantidad de carbonos que presenta la molécula, aunque son 5 carbonos totales que presenta el 3,5-dimetilpirazol se muestran 3 señales porque hay dos tipos de carbonos iguales, estos se muestra mejor en la ilustración 4.
Ilustración 3. Espectro RMN13-C del 3,5-dimetilpirazol.
Ilustración 4. Tipos de 13C.
Por último, el espectro de 1H que es el isotopo más abundante que se observa, y es para identificar el tipo de hidrógenos presentes en la molécula. El compuesto 3,5-dimetilpirazol presenta 3 tipos de 1H que se muestran mejor en la ilustración 6.
Ilustración 5. Espectro RMN del 3,5-dimetilpirazol.
Ilustración 6. Señales de 1H. Las observaciones experimentales son importantes para entender lo que sucede durante la síntesis. El sulfato de hidracina se mezcla con la solución de hidróxido de sodio y se pone en agitación hasta disolver completamente, cuando se realiza el montaje necesario se debe poner en baño maría para que la reacción se dé a una temperatura de 15ºC, temperatura que se debe verificar constantemente con ayuda de un termómetro, este montaje se muestra en la ilustración 7.
Ilustración 7. Montaje de la síntesis. Se procede a agregar la 2,4-pentanodiona gota a gota y con agitación en todo momento, es en este instante donde comienza a observarse la separación del 3,5-dimetilpirazol y esta solución es incolora pero es posible visualizar esto con la formación de dos fases. Se adiciona agua para disolver las sales inorgánicas con agitación. El uso del éter etílico es para realizar la separación de la fase orgánica
4. REFERENCIAS 1 ALMENA, Inés. Métodos de activación anionica: aplicación a sistemas heterocíclicos. [En línea]. 1997. [Citado 7 de mayo, 2017]. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=1KS4_ESUdsgC&pg=PA34&dq=ALMENA,+In% C3%A9s.+Metodos+de+activaci%C3%B3n+anionica:&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwjtx5rk6N3TAhXHRCYKHVyrAmMQ6AEIJTAA#v=onepage &q=ALMENA%2C%20In%C3%A9s.%20Metodos%20de%20activaci%C3%B3n%20anio nica%3A&f=false
2 PRIMO, Eduardo. Qui ́mica orga ́nica ba ́sica y aplicada: de la mole ́cula a la industria. 1.
[En línea]. 1996. [Citado 7 de mayo, 2017]. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=4eXmdTjyHcC&pg=PA755&dq=heteroc%C3%ADclicos&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwjpqbjr7dzTAhUELyYKHU3CC_cQ6AEINTAD#v=onepage& q=heteroc%C3%ADclicos&f=false
3 EGE, Seyhan. Química orgánica: estructura y reactividad. [En línea]. 1998. [Citado 7 de mayo, 2017]. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=a0q3bMk5UrgC&pg=PA1069&lpg=PA1069&dq=3 +5+dimetilpirazol&source=bl&ots=hvFJUFYmhw&sig=PEsLEydwomu4Mf6_KdQOGSk quYs&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwiX1v60g93TAhWDMyYKHWTPChMQ6AEIPjAC#v=onepag e&q=3%205%20dimetilpirazol&f=false
4 Guía laboratorio 5 Spectral Database for Organic compounds SD BS. Espectros del 3,5-dimetilpirazol. [En línea]. Japán. [Citado 10 de mayo, 2017]. Disponible en: http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi bin/direct_frame_top.cgi
