23.8: La Reacción Aldólica y Condensación de Cetonas y Aldehídos
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Las reacciones aldólicas para acetaldehído y acetona se muestran como ejemplos.
Ejemplo: Reacciones de Aldol
Mecanismo de Reacción Aldol
Paso 1: Formación de enolados
Paso 2: Reacción nucleofílica por el enolato
Paso 3: Protonación
Condensación de aldol: la deshidratación de productos aldólicos para sintetizar carbonilos insaturados α, β (enonas)
Los productos de las reacciones aldólicas suelen sufrir una posterior eliminación del agua, compuesta por un grupo alfa-hidrógeno y el grupo beta-hidroxilo. El producto de esta reacción\(\beta\) de eliminación es un aldehído o cetona α, β-insaturados. La eliminación catalizada por base ocurre con el calentamiento. La estabilidad adicional proporcionada por el sistema carbonilo conjugado del producto hace que algunas reacciones aldólico sean impulsadas termodinámicamente y se obtengan mezclas de estereoisómeros (E y Z) de algunas reacciones. Las reacciones en las que se forma una molécula más grande a partir de componentes más pequeños, con la eliminación de un subproducto muy pequeño como el agua, se denominan Condensaciones. Por lo tanto, los siguientes ejemplos se denominan apropiadamente condensaciones aldólicas. En general, la reacción general implica una deshidratación de un producto aldólico para formar un alqueno:
Pasar de los reactivos a los productos simplemente
Ejemplo: Condensación de Aldol de un Producto de Reacción de Aldol
Mecanismo Catalizado con Base de Condensación Aldol
1) Forma enolato
2) Forma enona
Mecanismo Catalizado por Ácido de Condensación Aldol
En condiciones ácidas se forma un enol y el grupo hidroxi se protonó. El agua es expulsada por cualquiera de las reacciones E1 o E2.
Al realizar ambas reacciones juntas siempre considere el producto aldólico primero y luego convertirlo a la enona. ¡Nota! El doble enlace siempre se forma en conjugación con el carbonilo.
Ejemplo: Condensación de Aldol Directamente de Cetonas o Aldehídos
Reacciones aldólicas en síntesis de múltiples etapas
Las reacciones aldólicas son excelentes métodos para la síntesis de muchas enonas o beta hidroxi carbonilos. Debido a esto, poder predecir cuándo una reacción aldólica podría ser utilizada en una síntesis en una habilidad importante. Esto se logró rompiendo mentalmente la molécula diana y luego considerando cuáles podrían ser los materiales de partida.
Fragmentos que se hacen fácilmente mediante una reacción aldólica
Pasos para 'revertir' la reacción aldólica (desde el producto aldólico final hacia la identificación de los compuestos de partida).
1) A partir de una enona romper el doble enlace y formar dos enlaces sencillos. Colocar y OH en el enlace más alejado del carbonilo y un H en el enlace más cercano al carbonilo.
2) Del producto aldólico romper el enlace C-C entre el carbono alfa y el carbono unido al OH. Después convierte el OH en un carbonilo y agrega un hidrógeno al otro carbono.
Ejemplo: Determinación del Reactivo cuando se le da el Producto de Condensación de Aldol
¿Qué reactivo se debe utilizar para elaborar la siguiente molécula usando una condensación aldólica?
Reacciones Aldólicas Mixtas y Condensaciones
Los ejemplos anteriores de reacciones aldólicas y condensaciones utilizaron un reactivo común tanto como donador enólico como aceptor electrófilo. El producto en tales casos es siempre un dímero del compuesto carbonílico reactivo. Las condensaciones aldólicas entre diferentes reactivos carbonílicos se denominan reacciones cruzadas o mixtas, y bajo ciertas condiciones tales condensaciones aldólicas cruzadas pueden ser efectivas.
Ejemplo: Reacción mixta de aldol (un producto)
El éxito de estas reacciones aldólicas mixtas se debe a dos factores. Primero, los aldehídos son electrófilos aceptores más reactivos que las cetonas, y el formaldehído es más reactivo que otros aldehídos. En segundo lugar, los aldehídos que carecen de alfa-hidrógenos solo pueden funcionar como reactantes aceptores, y esto reduce a la mitad el número de posibles productos. Los aldoles mixtos en los que ambos reactivos pueden servir como donantes y aceptores generalmente dan mezclas complejas tanto de (homo) aldoles diméricos como de aldoles cruzados. Debido a esto, la mayoría de las reacciones aldólicas mixtas generalmente no se realizan a menos que un reactante no tenga hidrógenos alfa.
Las siguientes fórmulas abreviadas ilustran los posibles productos en tal caso, letras rojas que representan el componente aceptor y azules el donante. Si todas las reacciones ocurrieran a la misma velocidad, se obtendrían cantidades iguales de los cuatro productos. La separación y purificación de los componentes de dicha mezcla sería difícil.
A CH 2 CHO + B CH 2 CHO + NaOH A —
A + B — B + A — B + A — B + B — A
Ejemplo: Productos de una Reacción Mixta de Aldol
La condensación aldólica de cetonas con aldehídos de arilo para formar derivados α, β-insaturados se denomina reacción de Claisen-Schmidt.
Ejemplo: Reacción de Claisen-Schmidt
Reacción aldol intramolecular
Las moléculas que contienen dos funcionalidades carbonilo tienen la posibilidad de formar un anillo a través de una reacción aldólica intramolecular. En la mayoría de los casos es necesario considerar dos conjuntos de\(\alpha\) hidrógenos. Como con la mayoría de las reacciones formadoras de anillos, se prefieren anillos de cinco y seis elementos (menos deformación del anillo).
Al igual que con otras reacciones aldólicas, la adición de calor provoca que se produzca una condensación aldólica.
Ejercicio
12. Dibuje las estructuras de la línea de unión para los productos de las reacciones a continuación. Nota: Una de las reacciones es una condensación aldólica mal diseñada que produce cuatro productos diferentes.
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12.
Colaboradores y Atribuciones
Dr. Dietmar Kennepohl FCIC (Professor of Chemistry, Athabasca University)
Prof. Steven Farmer (Sonoma State University)
William Reusch, Professor Emeritus (Michigan State U.), Virtual Textbook of Organic Chemistry