Formación de pirroles Obtención del 1-fenil-2,5-dimetilpirrol 1. OBJETIVOS a) b)
Ilustrar la reacción de Paal-Knorr. Obtener el 1-fenil-2,5-dimetilpirrol a través de una reacción de condensación entre un compuesto 1,4-dicarbonílico y una amina primaria, en presencia de un catalizador ácido
2. ANTECEDENTES Los pirroles son una clase importante de compuestos heterocíclicos con diferentes actividades biológicas; elementos de ésta familia tienen amplias aplicaciones en la medicina y son utilizados como antimaláricos, antiinflamatorios, antiasmáticos, antibacteriales, antihipertensivos y agentes inhibidores de la tirosina quinasa. Como una propiedad adicional, los pirroles se encuentran en muchos productos naturales tales como el grupo hemo, la clorofila y la vitamina B12. A pesar de la importancia que tienen para la industria farmacéutica, muy pocos métodos han sido reportados para su obtención, algunos de los más conocidos co nocidos son el de Hantzsch, Knorr Kn orr y Aza-Witting. La condensación de la 2,5- hexanodiona con la anilina (o alguno de sus derivados), en presencia de un catalizador ácido es conocida como síntesis de Paal-Knorr. Esta es una reacción para la síntesis de derivados del pirrol n-sustituidos, fácil, rápida y con altos rendimientos de producto.
3. REACCIÓN NH NH2 H
N
+ O
!
O
2,5-hexanodiona
Anilina
1-fenil-2,5-dimetilpirrol
4. MECANISMO DE LA REACCIÓN Obtención de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol por síntesis de Paal-Knorr
+H R NH2
+
H 3C
O
1
CH3
O
CH3 H 3C
2
OH
O H N
3
ADICIÓN H3C
CH3
HO
4
R
R Aminodiol
Aminoalcohol - H2O
OH
N
- H2O
- H2O
ELIMINACIÓN
+H H3C
CH 3
O N
5
H R Sal de imino
H 3C
H 3C HO
N
6
R
HO
CH3
CH 3
N R
7
Enamina
Sal de imino
- H2O
H3 C
O N
8
R Enamina
CH2 H
H 3C
O N
9
R
CH3 H
H 3C
N
10
R Pir r ol
Enamina
- H 2O
H3C HO
11
CH 3
N R Enamina
CH 2
H 3C
N
12
CH2
R
Enamina
5. PRODECIMIENTO Método convencional. En un matraz Quickfit de 25 mL, coloque 0.78 mL (0.8 g, 8.59 mmol) de anilina, 1.0 mL (0.97 g, 8.49 mmol) de 2,5-hexanodiona, 1 gota de ácido clorhídrico concentrado, 7.5 mL de etanol y un agitador magnético. Adapte un refrigerante de agua en posición de
reflujo, y caliente por 40 minutos. Al finalizar el tiempo de calentamiento, aísle el producto por filtración al vacío y lave con agua (emplear un volumen total aproximado de 12 mL). Recristalice el producto por par de disolventes etanol-agua. El rendimiento aproximado es de 80%, presentando el producto un punto de fusión de 50-51ºC.
Microondas En un matraz Quickfit de 25 mL, coloque 0.78 mL (0.8 g, 8.59 mmol) de anilina, 1.0 mL (0.97 g, 8.49 mmol) de 2,5-hexanodiona, 1.0 gota de ácido clorhídrico concentrado y 2.0 mL de etanol, cubra la boca del matraz con papel filtro y maskin-tape procurando que no quede demasiado justo el tapón. Coloque el matraz dentro de un vaso de precitados de 100 mL e introduzca el sistema en la cámara del microondas, ciérrela, programe una potencia media (625 Watts) y caliente durante 25 s. Terminado el tiempo de reacción deje enfriar a temperatura ambiente, neutralice, enseguida enfríe en baño de hielo, aísle el producto por filtración al vacío y lave con agua. Recristalice el producto de la forma indicada en el método anterior. Determine punto de fusión y rendimiento.
Temperatura ambiente En un vial color ámbar con tapa, coloque 0.78 mL (0.8 g, 8.59 mmol) de anilina, 1.0 mL (0.97 g, 8.49 mmol) de 2,5-hexanodiona y 1 gota de ácido clorhídrico concentrado, mezcle y deje reposar durante 7 horas, neutralice de ser necesario, aísle el producto por filtración al vacío y lave con agua. Recristalice el producto de la forma indicada en el método convencional. Determine punto de fusión y rendimiento.
6. DIAGRAMA ECOLÓGICO Obtención de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol 2,5-hexanodiona (acetonilacetona) + anilina + HCl(conc) + Etanol 1) Calentar a reflujo por 40 minutos 2) Vaciar la mezcla en agua acidulada con HCl 3) Filtrar y lavar con H2O
Sólido
Filtrado
Producto crudo
Agua + reactivos sin reaccionar
1) Recristalizar de EtOH/H2O 2) Filtrar Filtrado
D1
Sólido
Mezcla hidroalcohólica con trazas de producto
1-fenil-2,5-dimetilpirrol puro
D2
INDICACIONES PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS D1: Determinar pH, decolorar, neutralizar de ser necesario. Observar si hay formación de precipitado, de ser así, separarlo por filtración y enviarlo a incineración, el filtrado desecharlo al drenaje con abundante agua. D2: Destilar el EtOH, recuperar el producto si se encuentra en cantidad significativa, en caso contrario mandar a incineración y el residuo desecharlo al drenaje.
7. BIBLIOGRAFÍA a) b) c) d) e)
Acheson, R.M. Química Heterocíclica, Publicaciones Cultural ; México, 1981; pp. 120-121. Al-awar, R., and Wahl, G.; J. Chem. Educ., 1990, 67, pp. 265-266. Paquette, L.A. Fundamentos de Química Heterocíclica; Limusa; 6ª ed., México, 2005; pp. 120-120. Shaw, D., and Wood, W.; J. Chem. Educ., 1992, 69, A313. Surya K. De Sinthetic Communications, 2008, 38, 803-809.
