102. PREPARACION

Como se muestra en la Tabla 15.1, el tiene un grado de oxidación comprendido entre CHOH y —COOH. Por tanto, los aldehídos, RCHO, y las cetonas, , se obtienen por oxidación de los correspondientes alcoholes 1.º RCH2OH y 2.º R2CHOH respectivamente. Los RCHO, pero no , también pueden prepararse por reducción de los correspondientes RCOOH o sus derivados RCOX. La hidrólisis (reacción global con agua) de otros grupos con el mismo grado de oxidación del también darán el grupo .

POR OXIDACION

1.  . Véase Sección 13.3.

Los alcoholes son los precursores más importantes en la síntesis de los compuestos carboníli­cos, siendo fácilmente disponibles. Los alcoholes más complejos se preparan por reacción de los reactivos de Grignard con compuestos carbonílicos. Normalmente en medio ácido, se utilizan para oxidar R2CHOH 2.º a R2CO. Sin embargo, la oxidación de RCH2OH 1.º a RCHO, sin que tenga lugar la fácil oxidación de RCHO a RCOOH, requiere reactivos especiales. Estos incluyen: (a) clorocromato de piridinio (CCP),

(b) Cu caliente (únicamente con ROH fácilmente vaporizables); (c) MnO2 (suave, únicamente con alcoholes de tipo alílico, , o tipo bencílico, ArCH2OH); (d) Na2Cr2O7/H2SO4/ acetona (reactivo de Jones).

 

Para impedir la sobreoxidación de los aldehídos, se utiliza dimetil sulfóxido o DMSO, que es un oxidante muy suave, que reacciona con haluros 1.º o sulfonatos para dar aldehídos. Estos reactivos tienen el mismo grado de oxidación que los alcoholes:

Problema 15.9. Sugiérase un mecanismo para la reacción de RCH2Cl con DMSO.

En el paso 1 tiene lugar la formación del enlace C—O y el desplazamiento del Cl mediante un ataque SN2. El enlace C=O resulta de una ‑eliminación E2 de H+ y Me2S, un buen grupo saliente como se indica en el paso 2.

Los grupos bencílicos CH3 y CH2 pueden oxidarse a grupos con el mismo grado de oxidación que el C=O. Estos grupos se hidrolizan posteriormente al grupo C=O.

4.    Alquilboranos [véase Prob. 6.24(f) para la hidroboración]

El C vinílico con más H se convierte en el C=O. Los alquenos también se pueden transformar en dialquil carbonilos por un proceso de carbonilación‑oxidación.

5. Fragmentaciones oxidativas

La ozonólisis de alquenos (final de la Sec. 6.4) y la fragmentación de glicoles (Sec. 14.11) conducen a compuestos carbonílicos. Estas reacciones, que se utilizaron para determinaciones estructurales, han sido superadas por los métodos espectroscópicos.

POR REDUCCIONES DE DERIVADOS DE ACIDOS, RCOX, O NITRILOS,

Los cloruros de ácidos, R(Ar)COCI, se reducen a R(Ar)CHO con H2/Pd(S), un catalizador modera­do que no reduce RCHO a RCH2OH (reducción de Rosenmund). Los cloruros de ácido, ésteres (R(Ar)COOR), y nitrilosse reducen con hidruro tri‑t‑butóxido de litio y aluminio, LiAlH[OC(CH3)3]3, a muy bajas temperaturas, seguido de H2O. La reacción neta es una sustitución del Cl por : H ,

Véase la Sección 16.3 para la preparación de derivados de ácido.

POR HIDRATACION DE COMPUESTOS CON GRADO DE OXIDACION

1.    —CX2—, —C(OCOR)2 y —C(OR)2 (acetal o cetal).

Estos grupos son hidrolizables al grupo . (Véase la Sec. 15.4 para la química de acetales.)

2.    Alquinos

Véase la Sección 8.2 para la hidratación directa y para la hidratación neta mediante la formación de vinilboranos por hidroboración.

Problema 15.10. ¿Cuál es el único aldehído que puede prepararse por hidratación, catalizada con HgSO4, de un alquino?

Puesto que la adición de H2O al C=C es una adición Markovnikov regioespecífica, deben dar cetonas. Unicamente el se hidrata para formar un aldehído, CH3CHO.

FORMILACIONES O ACILACIONES DE FRIEDELCRAFT DE ARENOS

Las acilaciones de Friedel‑Craft de arenos con RCOCI o anhídridos de ácidos en presencia de AICl3 conduce a la formación de cetonas con buenos rendimientos.

Problema 15.11. Sugiérase un mecanismo para la acilación de ArH con RCOCI en AICl3.

El mecanismo es semejante al de la alquilación:

Problema 15.12. ¿Puede utilizarse la formilación de un areno, ArH, con un cloruro de ácido para preparar ArCHO?

No: El cloruro de ácido necesario es el hipotético «cloruro de formilo», HCOCI. Pero este compuesto no puede lograrse; los intentos para prepararlo a partir de ácido fórmico (HCOOH + SOCl2) conducen únicamente a mezclas de HCl y monóxido de carbono, C=O.

Los arenos se pueden formilar generando el intermedio activo, , a partir de reactivos distintos del HCOCI. La reacción de Gatterman‑Koch utiliza una mezcla gaseosa de CO y HCl a alta presión.

POR ACILACION O HIDROFORMILACION DE ALQUENOS

1.             Proceso oxo

Este es una hidroformilación industrial para la síntesis de aldehídos alifáticos, RCHO.

2. Acilación

Consiste en una adición Markovnikov iniciada por un catión acilonio,

POR REACCIONES DE ACOPLAMIENTO

1. Acidos carboxílicos y sus derivados con organometálicos

Problema 15.13. (a) ¿Por qué la reacción de RMgX con R'COCI no da una cetona? (b) Justifíquense los diferentes comportamientos de RMgX y R2CuLi. (c) ¿Cuál es la relación entre la reactividad de un organo­metálico y la actividad del metal?

(a) La cetona RCOR' se forma inicialmente, pero una vez formada, puesto que es más reactiva que RCOCI, reacciona posteriormente con RMgX para dar el alcohol 3.º R'R2COH. (b) El enlace C—Mg tiene más carácter iónico que el enlace C—Cu. Por tanto, el grupo R en RMgX es más parecido a R: y mucho más reactivo. (c) Cuanto más activo es el metal, más fácilmente puede llevar una carga + y más fácilmente el C puede llevar una carga ‑.

2. Alquilación de 1,3‑ditianos con RX 1.° o ROSO2Ar

Los 1,3‑ditianos, preparados a partir de y 1,3‑propanoditiol, HSCH2CH2CH2SH [Prob. 15.14(c)], se pueden alquilar en el metileno ácido —S—CH2—S y luego hidrolizar para formar el aldehído. La acidez de este grupo resulta de la deslocalización de la carga negativa del carbanión en cada S por enlace pd (Sec. 3.11).

Las cetonas se pueden preparar por (a) dialquilación de 1,3‑ditiano antes de la hidrólisis, o (b) formando el ditiano de RCHO y luego monoalquilando.

Problema 15.14. Sintetícese: (a) p‑metoxibenzaldehído a partir de benceno; (b) ciclohexiletanal por hidro­boración y oxidación; (c) fenilacetaldehído, usando 1,3‑ditiano; (d) fenil n‑propil cetona a partir de ditiano; (e) ciclohexil fenil cetona a partir de PhCOOH y RLi; (f) 2‑heptanona, utilizando un cuprato.

POR TRANSPOSICION PINACOL‑PINACOLONA (Sec. 14.11)

Problema 15.15. ¿Qué productos se forman en las siguientes reacciones? (a) CH3CH2OH, , H+; (b) CH3CHOHCH3, , H+ (60 ºC); (c) CH3COCl, LiAl(O—t-C4H9)3H; (d) CH3COCl, C6H6, AICl3; (e) CH3COCl, C6H5NO2, AICl3.

(a) CH3CHO (tiene lugar algo de oxidación a CH3COOH).

(d) C6H5COCH3. (e) No hay reacción; tanto la acilación como la alquilación no tienen lugar debido a que el NO2 desactiva el anillo.

Problema 15.16. Indique las sustancias necesarias para preparar los siguientes compuestos mediante las reacciones indicadas:

(a) + RMgX. El C carbonílico en RCOR' y un grupo alquilo (R') provienen de el otro grupo R de RMgX. Las dos combinaciones posibles son:

(b)  El R unido al C=O es parte de un alqueno. proviene de R'COCI.

C6H5COCI y 1,3‑C6H4Cl2 no pueden reaccionar con AICl3 puesto que los dos Cl desactivan el anillo.

Problema 15.17. Utilícese la hidroboración para preparar (a) ciclohexanona, (b) diciclohexil cetona, (c) pentanal, (d) n‑butil ciclopentil cetona.

Con alquilboranos mixtos, la cetona mayoritaria formada tiene el E 1.º. Igualmente, los R 2.º predominan sobre los 3.º.

Problema 15.18. Prepárense los siguientes compuestos a partir de benceno, tolueno y alcoholes de 4 o menos átomos de C: (a) 2‑metil propanal (isobutiraldehido), (b) p‑clorobenzaldehído, (c) p‑nitrobenzofenona (p‑NO2C6H4COC6H5), (d) bencil metil cetona, (e) p‑metilbenzaldehído.

(RCHO no se oxida posteriormente.)

            No se puede acilar el C6H5NO2 con C6H5COCl ya que el NO2 desactiva el anillo.