PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA

Dr. Eleuterio Burgueño Tapia


INDICE Prólogo

II

Nomenclatura de compuestos heterocíclicos

1

Heterociclos no aromáticos de tres miembros

3

Heterociclos no aromáticos de cuatro, cinco y seis miembros

6

Heterociclos aromáticos de cinco miembros con un heteroátomo

10

(furano, pirrol y tiofeno) Anillos benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno)

13

Azoles

17

Piridina

21

Quinolina e isoquinolina

24

Diazinas

27

SOLUCIONES Nomenclatura de compuestos heterocíclicos

32

Heterociclos no aromáticos de tres miembros

33

Heterociclos no aromáticos de cuatro, cinco y seis miembros

35

Heterociclos aromáticos de cinco miembros con un heteroátomo

38

(furano, pirrol y tiofeno) Anillos benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno)

40

Azoles

43

Piridina

46

Quinolina e isoquinolina

48

Diazinas

51

I


PROLOGO “Problemas básicos de química heterocíclica” es una colección de problemas básicos seleccionados para ayudar a los estudiantes de cursos introductorios de química heterocíclica a reafirmar los conceptos adquiridos en el aula. “Problemas básicos de química heterocíclica” inicia con una serie de problemas de nomenclatura común y sistemática, haciendo particular énfasis en el sistema de nomenclatura de reemplazamiento, continúa con la síntesis y reactividad de compuestos heterocíclicos de tres, cuatro, cinco y seis miembros no aromáticos, enseguida cuestiona sobre las propiedades físicas, métodos de obtención y reactividad de los sistemas heterocíclicos aromáticos de cinco miembros (furano, pirrol y tiofeno), así como de sus sistemas benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno). Finalmente, se presentan problemas relacionados con los sistemas aromáticos en donde están involucrados heterociclos de seis miembros con un heteroátomo (piridina, quinolina, isoquinolina) y con dos heteroátomos (diazinas). Los problemas pretenden hacer que los estudiantes piensen sobre los conceptos que han estudiado, que los apliquen con precisión y los relacionen con los conceptos adquiridos en sus cursos de química orgánica. Al final de “Problemas básicos de química heterocíclica” se muestran las respuestas de más de la mitad de las cuestiones para que el estudiante pueda autoevaluar su habilidad en la solución de problemas que involucran métodos de síntesis, reactividad y mecanismos de reacción. Espero que “Problemas básicos de química heterocíclica” sea en realidad lo que acabo de exponer. Si no fuera así, cualquier sugerencia será bienvenida.

México, D. F., octubre de 2001 Eleuterio Burgueño Tapia

II


NOMENCLATURA DE COMPUESTOS HETEROCICLICOS 1. Escriba un nombre alternativo usando la nomenclatura de reemplazamiento. La numeración que se muestra para algunos compuestos corresponde a nombres aceptados por la IUPAC en donde aquella difiere de la usada en el sistema de reemplazamiento. H N

O

a)

b)

S

O c)

d) 10

9

e)

S

8

1 2 3

7

S

6

5

Nafto[2,3-b]tiofeno O

tioantreno

f)

furano

4 10

9

O

S

8

h)

g)

2 3

7

O

6

H N

1

5

Fenoxatina

4

H N

i)

pirrol

j)

N

imidazol

N k)

piridina

N

l) N

N m)

pirazina

N

N

pirimidina

n)

N piridazina

1


N o)

p)

indol

N H N

q)

isoquinolina

quinolina

r)

2 1

3 5

10

4

6

9

s)

N

8 7

t) fenantridina

8

10

2 6

S

fenotiazina

v)

cromano H N

isocromano

x)

H N y)

acridina

1

9

4

5

O w)

3

O

3

7

4

N

2

1

N

10

7 8

6 9

u)

5

carbazol

N H

pirrolidina H N

piperidina

z) N H

piperazina

2


HETEROCICLOS NO AROMATICOS DE TRES MIEMBROS 1. Describa las características de la síntesis de oxiranos usando: a) Un alqueno y un perácido b) Una halohidrina en medio básico c) La condensación de Darzen 2. Describa las características de la síntesis de Gabriel y la síntesis de Wenker para aziridinas. 3. Indique el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones.

CF3COOOH

a)

Br 2 / H2O

b)

HO

_

OH _

CF3COOOH

c)

d) El producto de a)

_ e) El producto de b)

(CH3)2+SOCH2

O

SCN

O

_

H

(CH3)2+SOCH2

O

O

H N

O b)

Ph

H (CH3)2+SOCH2

h)

4. Proponga una síntesis para lo siguientes compuestos.

a)

_

f)

O g)

SCN

c) Ph

3


5. Escriba un mecanismo lógico que explique las siguientes transformaciones O O +

a)

N

b)

O

N O

N3

+

N N N

NH3

Cl HO

c)

_

H N

H

H

6. Cuál de las siguientes reacciones se llevan a cabo más rápidamente O a)

OOH

+

O Cl

ó

O OOH

O

+

Cl O

O H

b)

+

ó

(CH3N)3P

O O

H +

NO2

NO2

(CH3N)3P NO2

4


7. Escriba el mecanismo general de la apertura de heterociclos de tres miembros por reactivos nucleofílicos. 8. Indique cuál es el producto principal de las siguientes reacciones. O

CH3O

a)

S

CH3O

b)

H N

O

c)

_

+

O _

S

d)

+

_

O

Ph

O O O

e)

+

PhCH 2MgBr

9. Indique cuál es la influencia del sustituyente sobre la apertura electrofílica de heterociclos de tres miembros. 10. Muestre el producto de las siguientes reacciones. O

O HCl

a)

HCl

b) NO2

O HI

c) F

F

11. Escriba los reactivos o productos que hacen falta en la siguiente secuencia de reacciones. NH2

NH2

NH2

OH O

H2SO4 dil. frío

KOH

NHCH3

5


HETEROCICLOS DE CUATRO, CINCO Y SEIS MIEMBROS NO AROMATICOS 1. De las siguientes transformaciones, la que corresponde al inciso b) ocurre con mejores rendimientos ¿Por qué?. a)

Br

O

OH O

b)

Br

O

KOH

O S O

2. ¿Cuál de las siguientes transformaciones tiene mejores posibilidades de ocurrir?. O

OH a)

Br

o

KOH O

Br OH

KOH

OH b)

O F

KOH

o

OH

O I

KOH

3. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones. O

O a)

F

I

+

S O

NH2

NaOH 5%

S N O

O b)

OH Br

O

NaOH 5%

+

O

CH2

+

CO2

6


4. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones. O a)

O

+

CH3MgBr

O

+

PhMgI

NH2 O b) NH2 O c)

+

Ph

H d)

C O

f)

N

N

+

C O

+

N

g)

hv

Ph

N C O

+

Ph

h)

N

+

NH C O

5. Escriba un mecanismo de reacción lógico que justifique los productos de la siguiente reacción. t-BuO TsO

OH

_ O

+

O

7


6. La reacción de β-haloácidos con un equivalente de base a temperatura ambiente y en condiciones de pH controlado se emplea para generar β-lactonas. Este método en ocasiones se complica por la formación de un alqueno a través de una ruta que involucra descarboxilación. Explique con un ejemplo. 7. Los siguientes son ejemplos típicos de la reactividad general de los heterociclos análogos del ciclobutano. Escriba el producto orgánico esperado. a)

b)

2

+

S

2 HI

+

NH

OH

+

H

O c)

+

O

H

H2O18

d) O

N N

e) N H

hv - +

f)

1. Ph Li

+

Ph

O N

+

2. H

O g)

HCl

Ph N H

N

8


8. Sugiera un mecanismo razonable para la siguiente transformación. O

HCl Cl

OH

9. Explique cuáles son los factores que hacen que las reacciones de ciclización directa para la formación de anillos de 5 y de 6 miembros ocurra en rendimientos menores que lo que ocurre con la formación de anillos de tres. 10. Proponga una ruta de síntesis para los siguientes compuestos.

a)

b)

N H c)

N HO

O

d) S

COOH

O

O

N H

e)

11. Proponga una secuencia lógica de reacciones que explique la siguiente transformación. CN H2 / Pt O

N H

9


HETEROCÍCLOS AROMÁTICOS DE CINCO MIEMBROS CON UN HETEROÁTOMO (Furano pirrol y tiofeno) 1. Justifique con estructuras resonantes el carácter aromático, la dirección del momento dipolar y la fuerza básica del furano, pirrol y tiofeno. 2. Escriba la secuencia de reacciones que tienen lugar en la obtención del furfural a partir del tratamiento ácido de cascarilla de avena, olote de maíz, etc.. 3. Describa las características generales de la síntesis de Paal-Knorr para la obtención de derivados de furano, pirrol y tiofeno. 4. Proponga un ejemplo de obtención de un derivado de tiofeno usando la síntesis de Hinsberg. 5. Usando como material de partida a compuestos no heterocíclicos, sugiera una síntesis para los siguientes compuestos.

a)

O

b) Ph

O

Ph

O

O

N H

O

OH c)

d)

NO2

Cl S

O

6. Partiendo del sistema heterocíclico correspondiente, proponga una síntesis para los compuestos que se mencionan a continuación.

a)

c)

O2N

O

O

COOH

NO2

b)

d)

OH O

O O

10


7. Prediga cuál es el producto principal de las siguientes reacciones. a)

NO2

HNO3

HNO3

b)

O

S

NO2 Br2

c) O

8. El pirrol reacciona con bromuro de etil magnesio seguido de yoduro de metilo para dar 2- y 3-metilpirrol. Explique este resultado usando estructuras resonantes. CH2CH2MgBr

CH3I

+

N H

N H

N H

9. Sugiera una secuencia de reacciones para la siguiente transformación. O

O

O

O NaOH

Cl

O

O O

11


ANILLOS BENZOFUSIONADOS (Indol, benzofurano, benzotiofeno) 1. De los sistemas aromáticos benzofurano, indol y benzotiofeno se dice que la posición 2 y 3 muestran gran densidad electrónica. Explique ésta observación con estructuras resonantes. 2. La síntesis más común para derivados del indol es la síntesis de Fisher. Describa las características generales. 3. A través de la síntesis de Fisher no es posible obtener al indol sin sustitución en el anillo de pirrol. ¿Por qué?. 4. Escriba el mecanismo de reacción de la siguiente transformación. Ph Ph N H

N

AcOH

+

NH3

N H

5. De la siguiente transformación indique en dónde queda el nitrógeno marcado isotópicamente.

N H

N*

NH3

+

AcOH

N H

6. Usando fenilhidrazina y un compuesto carbonílico, escriba una secuencia adecuada para la obtención de indol. 7. Describa con un ejemplo de cada una las síntesis de indoles de Madelung, Bischer, Reissert y Nenitzescu. 8. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. O O

H

a)

+

OH

Cl b) O

O

O

NaOH

KOH ∆

O

_ CH3O CH3OH

Br2

C10H8O2

12


9. Escriba una secuencia de reacciones para cada una de las transformaciones del problema 8. 10. Los siguientes ejercicios son ejemplos de métodos de obtención de compuestos benzofusionados aromáticos. Escriba el o los productos orgánicos esperados en cada una de las condiciones de reacción.

a)

N

N H

ZnCl2

b) NO2

+

N

N H

H

H

c) NO2

O

N H

O

_ CH3O CH3OH

O _ CH3O CH3OH

Ph

d) N H

O

NO2 1. NH2

e) N H

_

2. H2O

O O O

f) N H

N

PCl3

H3O

+

∆

13


NO2 _ 1. NH2

O

g)

+

S

2. H

O

_ 1. NH2

h)

+

N

N

2. H

O O

i) NH2

O

+

Zn / H

H3O

+

∆

O j)

NH2

+

Br

O

k)

O

O

O

1. SOCl2 2. AlCl3

OH

l)

O

S

1. SOCl2 2. AlCl3

Br Ph

O

m)

+

Br

NH2

14


O n)

H

H3O 1. NaOH 2. ClCH2COOCH2CH3

H

1. NaOH 2. BrCH2COOCH2CH3

OH

+

O o) SH

H3O

+

11. Escriba el producto orgánico principal de las siguientes reacciones de sustitución electrofílica aromática. O

a)

+

O

Cl

b)

HNO3

+

O O c)

+

N

NH

d)

+

CH2O

+

H

O O

e)

NO2

+

N H f)

Cl

+

CH3I

N H

15


O g)

NO2

+

NO2

+

ZnCl2

O

S

h)

O

Br2

O NO2

+

H

O +

i) O

Cl

16


AZOLES 1. Escriba un nombre aceptable para cada uno de los siguientes compuestos.

N

N a)

b) O

NO2

O

c)

N

N

O

d)

e)

Br

N H

Ph

N

f) S

S

N

N

g)

h) Cl

O

O

N

N i)

HO O

k)

Br

j)

N H

N H

N H

N

O

2. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones orgánicas. O a)

+

O

H2NOH

O +

H

N

N

+

O

17


O

Ph

O

b) Ph

Ph

H2NOH

+

+

H

Ph

N

O

O H c)

PhNHNH2

+

N

+

H

N

O

Ph

3. De los isómeros formados en 2a, ¿cuál espera que sea el producto principal?. 4. Una síntesis alternativa para la obtención de 1,2-azoles es la cicloadición dipolar de óxido de nitrilos a acetilenos. Escriba el producto esperado de las siguientes condiciones. +

C N O

a)

_ C C

+

+

C N O b)

_

C CH Ph

+

O

O +

c)

C N O Ph

_ +

O

NO2 C CH

5. Escriba el mecanismo de reacción para las transformaciones del ejercicio anterior. 6. Los 1,2-azoles (pirazoles) también se pueden preparar a partir de la cicloadición dipolar que se produce entre un acetileno y el diazometano. Proponga una síntesis adecuada para cada uno de los siguientes compuestos. O NO2 a) N

NH

b) N

NH

Ph

O

c) N

NH

18


7. Los pirazoles 3-sustituidos, generalmente se encuentran en equilibrio con los pirazoles 5sustituidos. G G N H

N

N

NH

Proponga un mecanismo para esta interconversión 8. La síntesis más general de 1,3-azoles es la deshidratación de compuestos 1,4-dicarbonilos. Escriba los reactivos y condiciones necesarias para la obtención de cada uno de los siguientes compuestos. N

N

b)

a)

Ph

O

S

Ph

9. Sugiera una secuencia de reacciones lógica que explique las siguiente observación O Cl

+

H2NOH

∆

O

N

+

O

N

10. Escriba una secuencia lógica de reacciones para la obtención de 2,4,5-trimetilimidazol a partir del compuesto 1,4-dicarbonílico correspondiente 11. Escriba el producto orgánico esperado de cada una de las condiciones siguientes a) S b) S c) O

N

N

N

+

HNO3

+

H +

O Cl

+

Br2

FeCl3

AcOH

19


O

d)

N

O

O

+

O

N

e)

HNO3

+

N H N

f)

+

+

H

Br2

O O

N

g)

+

O

Cl

12. Partiendo de diazometano, alquino y los reactivos necesarios. Proponga como podría obtener los siguientes compuestos (involucra más de un paso de reacción).

a) N

NH

b)

N H

N

20


PIRIDINA 1. Con el apoyo de un dibujo que represente las interacciones de los orbitales p para la formación de los enlaces π. Indique la razón por la que el par de electrones libres del nitrógeno no están deslocalizados. 2. Dé el nombre común de las siguientes alquilpiridinas.

a)

b) N

N

d)

c)

N

N

3. Describa con un ejemplo las características generales de la síntesis de piridinas por el método de Hantzsch. 4. Indique como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos. O a)

Ph

HO

O

Ph OH

b)

N

5. Describa el mecanismo detallado para obtención del inciso b) del problema 4. 6. Proponga una síntesis partiendo de piridina para la obtención de cada uno de los siguientes compuestos. O OH a)

b) N

N

21


NH2 d)

c) N

NH2

N

NH2

NH2 NO2

e) N

7. Escriba un mecanismo razonable para cada una de las siguientes transformaciones O

_ EtO / EtOH

O

+

O N

N

O

8. Escriba la estructura del producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. O _ NH2

a)

Ph

H

HNO3

b)

N

c)

+

Br2

Br2

d)

N_ O e)

AcOH

N

+

HNO3 N

+

H

N

Znº/H

+

H

9. Prediga el producto principal de las siguientes reacciones.

a) N

O

O

OH

+

HNO3 / H

b)

H

H

N

22


+

HNO3 / H

c) N

d)

+

HNO3 / H

N H

∆ N

23


QUINOLINA E ISOQUINOLINA 1. Escriba un nombre aceptable para los siguientes compuestos.

a)

b) N

N

NO2 O

c)

d)

N

N SO3H HOOC e) Br

f)

N

N

2. Uno de los métodos más usados en la síntesis de quinolinas es la síntesis de Skraup. Describa con un ejemplo las características y condiciones necesarias. 3. Escriba el producto esperado de las siguientes condiciones. O +

a)

H

+

NH2

H

As2O5 / ∆

O FeCl3

+

b)

As2O5 / ∆

NH2 O c)

+

NH2

ZnCl2 As2O5 / ∆

24


O +

d)

H

+

NH2

4. Escriba una secuencia de reacciones razonable para la obtención del producto c) de 3. 5. En la síntesis de quinolinas por el método de Friedlander es importante controlar el pH ¿por qué?. 6. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones. O O

H

a)

+

pH = 12

NH2 Br b)

O

H +

NH2 O

NaOH

Ph

H O

H

NaOH +

c)

NH2 O

O NaOH +

d) NH2

7. Escriba un mecanismo razonable para el producto de b) y c) de 6. 8. Las siguientes condiciones de reacción no conducen a una quinolina ¿por qué?. O O

H +

NH2

Ph

Ph

25


9. Escriba el producto esperado de las siguientes transformaciones

a)

N H

b)

N H

O P2O5

Pd ∆

H O P2O5

H N c)

Pt

O

+

H /

O O

H N

d)

O P2O5

Pd

H

10. Cuando la quinolina e isoquilonina reacciona a través de reacciones sustitución electrofílica aromática en medio ácido, generalmente la sustitución ocurre en las posiciones 5 y 8 ¿por qué?. 11. Indique como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos. Ph

O O

a)

b)

N

N d)

c)

N O

N

Ph e) O2N

N

26


DIAZINAS 1. Escriba una estructura correcta para los siguientes compuestos. a) 3(2-metilbutil)piridazina b) 2-nitropirimidina c) 4-benzilpirimidina d) 2-isopropilpirazina e) 8-acetilpurina f) N-metil purina g) Ac. 5.5-defenilbarbiturico h) 2,5-dimetil puridazina i) 1,4-difenil-,7-metilftalazina 2. Escriba la estructura de 5 diazinas con actividad biológica. 3. Las pirazinas se pueden obtener haciendo reaccionar compuestos 1,4-dicarbonílicos con hidrazina o hidrazinas N-sustituidas. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. O a)

+

O

Ph

+

Pd

H

NH2NH2

Ph NO2

+

O

b)

H

H2NNH2

+

O O +

c)

H2NNH2

+

H

O

4. Escriba una secuencia lógica de reacciones para la siguiente transformacion. O O

+

+

H2NNH2

H

Pd /

N N

27


5. La forma más simple de obtener pirimidinas es haciendo reaccionar compuestos 1,3dicarbonílicos con compuestos que contengan grupos funcionales con la unión N-C-N. Escriba como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos. O Ph N

a)

b)

NH

Ph O

N

N H

O

O Br

N

c)

NH

d) N

O

N H

O

6. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones. Ph

Ph O O

a)

+

N N

H

H2NNH2

+

Ph O

b) O

Ph O

O

O +

O

H2N

NH2

_ EtO / EtOH

NH O

N H

O

7. Uno de los métodos comunes de obtención de pirazinas es la dimerización de compuestos α-aminocarbonílicos. Describa como obtendría cada uno de los siguientes compuestos. N

Ph

a)

N

b) N

N

Ph

8. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción. NH2 a)

Ph

O

Ph

O

H+

+

NH2

28


O NH2 b)

O

H+

+

NH2 Ph

NH2

O

c)

O

H+

+

Ph

H

NH2

H

9. Cual de las siguientes reacciones tiene mayores posibilidades de reaccionar frente a condiciones de sustitución electrofílica aromática. OH

OH N

a) HO

N

ó NO2

OH

N

N

OH

O N b)

N

N

ó N

N O

10. Indique en cual de los anillos de los siguientes compuestos ocurrirá la sustitución electrofílica aromática. N a) N

N

b)

c) N

N

11. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones de sustitución electrofílica aromática. +

HNO3 / H

a) N

N

Br2 / Fe

b) N

N

29


O N

c)

O +

H

O

N

d)

+

H2SO4 / H

N

N

12. Muchas reacciones de las diazinas ocurren como en la piridina. Prediga los productos de las siguientes reacciones. a) N

N

+

CH3CH2CH2CH2

_

O N

b)

H +

_ EtO / EtOH

N O

N c)

_ NH2 / NH3

+

Ph

N

O

N d)

O

+

N

13. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las transformaciones c) y d) de 12.

30


SOLUCIONES

31


NOMENCLATURA DE COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS 1. a) Oxaciclopropano c) trans-2,3-Dimetil-oxaciclopropapo e) 9,10-Ditiantraceno g) 2H-1-Oxanaftaleno i) Aza-2,4-ciclopentadieno k) Azabenceno m) 1,3-Diazabenceno o) 1H-1-Azaindeno q) 2-Azanaftaleno s) 9-Azafenantreno u) 10H,9-Tia-10-azaantraceno w) 1H,3H,4H-2-Oxanaftaleno y) Azaciclohexano

32


HETEROCICLOS NO AROMÁTICOS DE TRES MIEMBROS 3. OH a)

O

e)

S

c)

O

O

g) O

4. a)

HO

Br 2 / H2O

Ph

NH2

HO

c)

_

O Ph H N

_

Cl

5.

O .. :N

O O

O

N

a)

H H H +N c)

H H

H Cl

_ OH

H

H N

N:

H

H Cl

H H

33


6. a) La reacción ocurre más rápido entre más grupos electrodonadores tenga el doble enlace. 8. OH

OH

a)

c) OCH3

Ph

N

OH e) Ph

10.

HO

HO Cl

a)

I

c) F

F

11. NH2

NH2 CF3COOOH

NH2 O

OH

CH3NH2

NHCH3 H2SO4 dil. frío NH2

NH2 NCH3

KOH

OSO3H NHCH3

34


HETEROCICLOS DE CUATRO, CINCO Y SEIS MIEMBROS NO AROMÁTICOS 2. a) La que tiene el halogeno en el carbono menos sustituido. b) La que tiene el mejor grupo saliente ( I ) 3. O a)

H

S O

N

O

H

S O

N

H

O _ .. S NH O

_ OH

_ OH

O _ .. S N

I

O

I

F

O I

S N O

4. O a)

O

NH

c)

Ph Ph

O

f)

N

O HN h)

N

35


5.

t-BuO TsO

O

_

O TsO

_O

H

O

TsO

_O

7. a)

+

NH3

O

c)

I

OH

O e)

g)

NH

Ph

NH

N

8. .. O:

H Cl

+

O H

+

Cl

_ O H +

Cl OH

Cl

_

+

OH

36


10. NH2

H2SO4 dil. frio

a)

KOH

OH

OSO3H

NaOH

O

c) Cl

O OH

O S

e)

O

O

O

SH

H N

NH2

H3O+

OH S

H+

OH

37


HETEROCICLOS AROMÁTICOS DE CINCO MIEMBROS CON UN HETEROÁTOMO (Furano, pirrol y tiofeno) 1. _ X ..

..

_ .. X

X

+

+

3. La sistesis de Paal-Knorr es la reacción de compuestos dicarbonílicos 1,4 enolizable en presencia de un agente deshidratante (H2SO4, P2O5, ZnCl2), o bien con amoniaco o una amina primaria, o con un sulfuro inorgánico. 5. H+

a) O

O OH

O

O

c)

H+

HNO3 O

O

O

NO2

H+ O

NO2

6.

O

1. KMnO 4 / NaOH

HNO3

CH3Cl

a)

O

O2N

O

2. H+

O 2N

O

COOH

c) Igual que la anterior excepto el último paso

38


7. NO2

NO2

a)

c) O2N

Br

O

O

8. _ CH3CH2 : MgBr

_

N

N ..

..

H CH3

I N

N

H

_

_ ..

CH3

I

N

N ..

N

N

H

H

9. O

O

O

O

_ O H H

OH

Cl

O

O

O

_

..

O

O O O O

H+

O

39


ANILLOS BENZOFUSIONADOS (Indol, benzofurano, benzotiofeno) 2. Es la reacción de una fenilhidrazona de un aldehído o cetona en presencia de un catalizador ácido (ZnCl2, BF3, H3PO4, etc.). 4. H N H

N

N H

NH

NH

NH

H H NH3

+

N H

N H

NH2

5. Según el mecanismo anterior en el NH3 6. O +

H+

O

O

O

N NH2 H

N H

O

OH N H

∆

N H

O

N

O

H3O+ N H

O

40


7. Síntesis de Madelug _ NH2 N H

O

N H

Síntesis de Bischler NH2 O

O +

H+

O

Br

N H O

O

Síntesis de Reissert O

Fe / H+ O NO2

N H

8. a) O

9.

O

O O

H

O

+

NaOH

H

O

OH

NaOH

O

O

O

O

Br 2 Br

_ COO O

O

Br

KOH O

O

41


10. c)

a)

N H

N H NO2 e)

g)

N H

OH S

i)

k)

N H

O

Ph O

m)

o)

N H

S

O

11. O c)

a)

NO2 O

O O

O

e)

NO2

g)

N H

NO2 S

O2N

O

i) O

42


AZOLES 1. a) 2-Nitrooxazol c) 5-bencilisoxazol e) 4-Isopropiltiazol g) 5-Clorooxazol i) 5-Carboxioxazol k) 5-Bromoisoxazol 2. O

O

a)

H2NOH

+

O _H O 2

H+

HO

NOH

O

H+

N

O N O H2NOH

+

O _H

2O

NOH H

+

O

N

H+

O OH

N O

O H

c)

+

O

PhNHNH 2

_H O 2

NNHPh H+

O

H+

N N Ph

43


3.

N O

4. O a)

c)

N

O2N

O

N O

5. _ O N

a)

O

+

N

C

_ O N

c)

+

H

O N

C O

NO2

O2N

O

6. a)

_ + CH2 N N

+

N O

+

c)

CH2 N N

+

NH

O

Ph

O

Ph O

N

NH

44


7. G

G

_ H+ N

N N

N:

G

H+

_

N

NH

H

8. O

H+ N H

a)

O N

O

10. O

NOH +

Cl

H2NOH

N

∆

O

Cl

∆ O

HO O N H NOH

O

N

11. O2N

Br

a)

c)

N

S

O

O2N

N

N

N

O

g)

e)

O

N H

12. a)

_ + CH2 N N

+

N

NH

45


PIRIDINA 2. a) β-Picolina c) β-Colina 3.

O

O O

O

O

O

+

O

H

NH3

HNO3

O N

4. O

a)

O

O

O O

O

H3O+

+

Ph

Ph

H

NH3

HNO3

N

6. H2O2 30 %

a)

CH3I

N

N+ _ O

PCl3 N+ _ O

N

COOH NaNH2

CO2

H+ N

_ NH2

c) N

H2O N

NH2

46


O

_ NH2

e)

H2O N

H3O+

O

O

N

HNO3

O

N

NH2

N H

H2N Zn / H + NH2

N

7. O

O

O

_ O

H

O

N

_ ..

H

O

_N .. O

+

OH

_ O

O H

+

O

N

_ ..

N

O

O

8.

Br a)

c) N

NH2 e)

+

Ph

O

N_ O

N

9. NO2 NO2

a) N

O

c) N

N H

47


QUINOLINAS E ISOQUINOLINAS 1. a) 2-Nitroquinolina b) 4-(1-metilpropanoil)-isoquinolina e) 7-Bromoquinolina 3.

a)

c) N

N

4.

O

O +

NH2

H+

HO H+

N H

N H _H O 2

As 2O5 N H

N

5. Podría formarse más de un anión y la mezcla generar una mezcla de compuestos productos de condensacionees aldolicas y de cicloadición. 6. c)

a) N

N

48


7. c)

O

O

O H

H

NaOH

+

NH2

N H

OH H2O N

N

8. Porque no tiene posibilidades de formar la base de Shift (enamina). 9. N

a)

c) N OH

10. Porque en condiciones ácidas el anillo de la piridina se encuentra protonado y en consecuencia el anillo bencénico es el más reactivo. 11.

O

O H

+

a)

O

O P2O5

Pt

O N

NH2 H c)

NH Ph

O PO 2 5

Pt N Ph

49


H O e)

NH

O2N Ph

P2O5

Pt N

O2N Ph

50


DIAZINAS Ph

1. a) N

N

c)

N

N O N

e) N H

N

HN

g)

NH

O

O Ph

Ph

Ph N

i)

N Ph

3. N

a)

N

Ph

N

c)

N

Ph

4. O

a)

O

+

H2NNH2

+

+

NNH2

H

H

N N

O

Pd / ∆

N N

5. O a)

O

O

H+

+

H2N

N

NH2 N

51


O O

O

_

O

HN

O O

b)

O Ph

6.

+

Ph

O

H2N

OH

O

O Ph

O

Ph

O

_

O

O

O

O +

b)

NH2

NH

O

H2N

NH2

OH

H2N

O _

NH

O

O

NH

O OH

O

N H

O

7. O a)

H+

2 NH2

8. N

Ph

a)

Ph

N

Ph

N

c) Ph

N

9.

OH N

a) HO

N

OH

10. a), b) y c) ocurre en el anillo bencénico.

52


11.

O

NO2

a) N

N

N

c)

+

N

N

N

NO2

12.

O

a) N

N

b)

N

H

N

13. O N c)

_ +

N

N

N

EtO N

Ph _ ..

O N

O Ph

53

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA

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