Algunos conceptos básicos en química heterocíclica.

Estructuras  de  Lewis  

•  Electrones de enlace •  Electrones no enlazados o pares libres

¡Cumple  la  regla  del  octeto!

H C

H

H

O

H

moleculas neutras radicales libres

cationes (carbocationes) aniones (carbaniones)

C

H

H

H

H CH3

CH2

OEt

O O

movimiento de 1 electrón

movimiento de 2 electrones

fuente

de los

electrones

destino

Formación de enlaces

nucleófilo cargado

A B+ A B

nucleófilo neutro

A B+ A B

A B A + B

ruptura homolítica

ruptura heterolítica

A B A + B

ruptura de enlaces

Estructuras de Resonancia

no confundir con

símbolo para resonancia

H3C CH2

O

H3C CH2

O

carbaniones

Los dos mandamientos para escribir estructuras de resonancia

1. no romperás un enlace sencillo

2. no violarás la regla del octeto

+

O

H

H

H

Patrones mas comunes

1.  Par de electrones no enlazado vecino a un enlace pi (π). 2. Par de electrones no enlazado vecino a una carga positiva. 3. Enlace π vecino a una carga positiva 4. Enlace π entre dos átomos, donde uno de los átomos es electronegativo. 5. Enlaces π dentro de un anillo

1. Par de electrones no enlazado vecino a un enlace π.

OH OH OH OH

O

O

O

O

O

O

N

O

O

2. Par de electrones no enlazado vecino a una carga positiva

O O

N

O

NO

O

3. Enlace pi vecino a una carga positiva

O

4. Enlace π entre dos átomos en donde uno de los átomos es mas electronegativo

O

N

N

O

Predicción de sitios reactivos

OH

N

O O O

centros electrofílicosreaccionan con Nu

centros nucleofílicosreaccionan con +E

GRUPO CARBONILO CO

ALDEHIDOS CETONAS

H3C H

O

H3C CH2CH3

O

Tipo 1

Tipo 2

Tipo 2

OC C O

C O C O!+ !"

δ+ es responsable de la reactividad del grupo carbonilo. La magnitud de δ+ depende de los átomos o grupos unidos al C.

¿cómo se puede proporcionar electrones al átomo de C electrofílico?

a) ataque nucleofílico

b) Desprotonación de un átomo vecino al C electrofílico

tautomería

Catálisis ácida

tautomería

Catálisis básica

tautomería

R

YO

NuHCRY O

NuCRY OH

NuCRY OH

R

NuO

Y = buen grupo saliente

(Tipo 1 :H, alquilo, fenilo)

(Tipo 2: Cl, OR, OH)

Y = mal grupo saliente

+ HY

NuH

La reacción fundamental del grupo carbonilo

Formación de hemiacetales y cetales

R1

R2O + ROH

OR

R1R2 OH

OR

R1R2 OR

ROH+ H2O

aldehido hemiacetal acetal

cetona hemicetal cetal

H

OOHOHO

HO

HHOO

HO

HO

HO

HOH

OHO

HO

HO

HO

HOOH

H+

!-D-glucopiranosa "-D-glucopiranosa

Formación de enaminas

O

+ H2NCH3

NCH3

+ H2O

NHCH3

R H

O

R1R2

O+

R R2H

OH

R1

O

aldol

REACCION ALDOLICA

- H2O

R R2R1

O

!,"-insaturado

CONDENSACIÓN ALDOLICA

Reacción y condensación aldólica

Adición conjugada (1,4 o de Michael)

OCN

NC

O1

23

4

H+

NC

OH

NC

O

1

4

enol

ceto

Principios  Básicos  De  Química  Heterocíclica  

IMPORTANCIA  DE  LOS  COMPUESTOS  HETEROCÍCLICOS    

Q.  ORGANICA  III   VAZQUEZ  

Los compuestos heterocíclicos

carbocíclico

X

n

heterocíclico

X = O, N, S

NH

N

heterocíclico

saturado

heterocíclico

insaturado

Heterociclos en medicina

NH

N

OH

H

HOCH3H3CO

O

OCH3

OCH3

OCH3H3CO

O

reserpinaantihipertensivo

diazepamrelajante muscularanticonvulsivo

N

N

H3C O

Cl N

PhH2C

O

OCOOH

penicilina G

Heterociclos en medicina

quininaantimalarial

OH

NH

O

N

morfinaanalgesico

HO

O

HO H

N

codeinaanalgesico

O

O

HO H

N

heroinablanco de china

AcO

O

AcO H

N

Heterociclos  en  alimentos  

OH3C

HO

CH3

O

furaneol

NH

HN

O

OSO3Na

NaO3S

indigo carmincolorante

NN

olor de la carne asada

N

N CH3

OCH3

aroma del cafe tostado

Heterociclos  en  agricultura  

NN

N

NN

NH

ONH2

SEtCl

O

NH

CF3

CH2COOH

etiozinaherbicidaantifotosintetico

norfluorazonainhibe la sintesisde clorofila

acido indolil-3-acetico

¿Como se sintetizan los compuestos heterocíclicos?

Síntesis  de  heterocíclos  aromáIcos  

1.  Construcción del anillo por reacciones iónicas.

2. Construcción del anillo por reacciones pericíclicas.

3. Modificación de anillos existentes por substituciones electrofílicas o nucleofílicas o por litiación y reacción con electrófilos.

Síntesis  de  heterocíclos  aromáIcos  

Q.  ORGANICA  III   VAZQUEZ  

1.  Construcción del anillo por reacciones iónicas.

2. Construcción del anillo por reacciones pericíclicas.

3. Modificación de anillos existentes por substituciones electrofílicas o nucleofílicas o por litiación y reacción con electrófilos.

Idealmente preparados a partir de compuestos 1,4-dicarbonilicos.

Construcción  del  anillo  por  ciclación  iónica  

Anillos de cinco miembros

Anillos de seis miembros

Preparados por esta estrategia a partir de compuestos 1,5 dicaroinílicos.

Heterociclos con dos heteroátomos adyacentes

Anillos de cinco miembros

Preparados mediante esta estrategia a partir de compuestos 1,3 dicarbonílicos.

Heterociclos con dos heteroátomos adyacentes

Anillos de seis miembros

Preparados mediante esta estrategia a partir de compuestos 1,4 dicarbonílicos.

Heterociclos con dos heteroátomos no-adyacentes

Anillos de cinco miembros

Preparados mediante esta estrategia a partir de compuestos α-halocarbonílicos.

Heterociclos con dos heteroátomos no-adyacentes

Anillos de seis miembros

Preparados mediante esta estrategia a partir de compuestos 1,3-dicarbonílicos.

Síntesis  de  heterocíclos  aromáIcos  

1.  Construcción del anillo por reacciones iónicas.

2. Construcción del anillo por reacciones pericíclicas.

3. Modificación de anillos existentes por substituciones electrofílicas o nucleofílicas o por litiación y reacción con electrófilos.

Modificación del anillo

Substitución electrofílica aromática

Modificación del anillo

Substitución electrofilica aromática

Substitución nucleofílica aromática

Litiación y reacción con electrófilos