UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA DEPARTAMENTO DE QUIMICA

QUIMICA ORGANICA II TALLER DE ALCOHOLES. II-2012

Nombre ________________________________ Cdigo _________ Nota______

I. (25 PUNTOS) Las tetrahidro-2-benzacepinas son herocclicos de 7 miembros muy importantes entre los alcaloides de las plantas Amaryllidaceae, y han mostrado actividades biolgicas sobre el SNC, particularmente como neurolpticos y neurotrpicos, tambin se han reportado como bronco relajantes, cicatrizantes y se recomiendan en el tratamiento de malestares estomacales. A continuacin se presenta una sntesis de ellos publicada este ao (Mizukami et al., Tetrahedron 69 (2013) 4120-4138).

TBDPS: terc-butildimetilsilano; Bn: bencilo; Ts Tosilo; Ac: acetilo

1. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre la reactividad de los epxidos.

2. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre la oxidacin de alcoholes.

3. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre la deshidratacin de alcoholes.

4. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre la sustitucin electroflica aromtica de fenoles o sus derivados

5. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre la sntesis de teres (no de epxido).

6. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre el uso de los agentes protectores, y explique porque era necesario proteger el grupo

7. Entre las transformaciones anteriores proponga las condiciones para UNA reaccin, y su mecanismo, en la que se ilustre la sntesis de alcoholes con ms tomos de carbono que el reactivo de partida.

II. (25 puntos) Respecto a la oxido reduccin, conteste. 1. D un ejemplo de un reactivo que permita oxidar selectivamente alcoholes secundarios

a cetonas en presencia de alcoholes primarios. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

2. D un ejemplo de un reactivo que permita oxidar selectivamente alcoholes primarios en presencia de alcoholes secundarios. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

3. D un ejemplo de un reactivo que permita oxidar selectivamente alcoholes primarios a aldehdos sin obtener cidos carboxlicos. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

4. D un ejemplo de un reactivo que permita oxidar selectivamente alcoholes primarios a cidos carboxlicos. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

5. D un ejemplo de un reactivo que permita oxidar selectivamente lactoles (o lacturos) a lactonas? D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

6. D un ejemplo de un reactivo que permita oxidar selectivamente alcoholes allicos o benclicos, en presencia de otros alcoholes. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

7. D un ejemplo de un reactivo que permita reducir selectivamente cidos carboxlicos en presencia de cetonas. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

8. D un ejemplo de un reactivo que permita reducir selectivamente derivados de cidos carboxlicos a aldehdos. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

9. D un ejemplo de un reactivo que permita reducir selectivamente aldehdos en presencia de derivados de cidos carboxlicos. D un ejemplo de aplicacin. Indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

10. D un ejemplo de un reactivo que ilustre la oxidacin de los fenoles, e indique cmo seguira la reaccin por medios espectroscpicos (asigne las seales)

3. En 2009 se public el aislamiento de tres nuevo diterpenos tipo decaryiols obtenidos a

partir del octocoral Lobophytum sp. Estos compuestos presentaron una actividad media contra lneas celulares cancergenas. No obstante algunos de ellos presentaron una actividad selectiva e intensa contra lneas celulares de glioma (Tetrahedron 65 (2009) 28982904). A continuacin se muestran algunas de las reacciones que sellevaron a cabo para identificar correctamente los compuestos aislados. Complete las estructuras de los productos (use los grficos puestos nicamente como plantilla, no son una pista de lo que se obtiene).

O

HO

A. 1. SeO2 2. t-BuOOH (oxidante suave).b. Ac2O/pyrC. MeOSO2Me (MeOTf), pyr, DCMD. m-CPBA (exceso)/DCME. AlLiH4/eter

B C

A

C22H36O3

C21H36O2

C20H34O4

D

C20H34O3 C20H34O3

Chemical Formula: C20H34O2

C20H38O4

C20H34O4

3. Prediga los productos de las reacciones mostradas a continuacin, teniendo en cuenta la estereoqumica. Si se forma ms de un producto indique cuales y cual es el compuesto mayoritario, si la reaccin no ocurre explique la razn.

4. . Proponga una explicacin para la siguiente reaccin:

Ref: Sidnei Moura and Ernani Pinto, 2007, One-pot synthesis of N-Cbz-L-BMAA and derivatives from N-Cbz-L-serine, Tetrahedron Letters 48, 23252327.

5. Proponga un mecanismo vlido para las siguientes transformaciones:

OH

O

O

OH O

O

O

H

HBr

Br

OH

OH

O

H

H2O

O

O

HCl

6. La tisanona 1 es una piranonaftoquinona de origen natural, aislada del hongo Thysanophora

penicilloides, presenta un amplio rango de actividad biolgica, entre las cuales se destaca como antibitico. Por esta razn se han hecho muchas aproximaciones a la sntesis total de ste compuesto, una de ellas es la desarrollada por Waghmode y colaboradores en el 2009, la cual por medio de una serie de oxidaciones y reducciones en los pasos iniciales permite obtener la molcula objetivo. Consulte los reactivos necesarios para los pasos i, ii, iii y V.

Ref: Rajiv T. Sawant, Suresh B. Waghmode, 2009, Organocatalytic enantioselective formal synthesis of HRV 3C-protease inhibitor (1R,3S)-thysanone. Tetrahedron 65, 15991602.

7. La (+)-artemisinina (1) es un potente antimalrico aislado de la planta china Artemisia annua. En 2010 se dise una sntesis libre de grupos protectores para obtenerla, a partir de reactivos comerciales baratos como el (+)-Citronelal. A continuacin se presenta la sntesis del compuesto propuesta por Yadav et al, Tetrahedron 66 (2010) 20052009.

O

C15H24O

O

OMe

A + B

C16H28O

C

C16H26

D

C16H28O

E

C16H26O

F

C16H26O2

OO

H

H

OO

H

O(+)-artemisinina (1)

1 2 3

4 5 6

7

Reactivos: (1) CH3MgI, Et2O, 2 h, temperatura ambiente, 92%. (2) SnCl4 (Un cido de Lewis), benceno:Et2O (4:1), 0 C, 65%.(3) 9-BBN (acta de la misma forma que el BH3), 3 N NaOH, H2O2, 85%. (4) Oxidacin de Swern, 94%. (5) NaClO2, NaH2PO4, 0C, 80%. (6) CH3I, K2CO3, acetona, temperatura ambiente, 89%. (7) (i) O2, rose bengal, 30 C, 6 h, CH3CN, 500W lmpara de tungsteno, (ii) O2, Cu(OTf)2, CH3CN, 20 C, (iii) TsOH (cat.), CH2Cl2, 4 h, r temperatura ambiente, 25%.

Espectroscopa: Los diasteroismeros A y B presentan en IR bandas intensas en 3367 y 1117 cm-1. No tienen bandas intensas en torno de 1700 cm-1. En RMN 13C tienen cuatro seales entre 110 y 150 ppm. El compuesto C. No presenta bandas en IR en torno de 3300 cm-1. En RMN 13C presenta cuatro seales entre 110 y 150 ppm El compuesto D. Presenta bandas intensas en IR en torno de 3326 y 1027 cm-1. EN RMN 1H presenta una seal entre 5 y 6 ppm. El Compuesto E. No presenta bandas en IR en torno de 3300 cm-1. En RMN 13C presenta una seal en 206 ppm. El compuesto F. En RMN 13C no presenta seales por encima de 200 ppm, y presenta una en torno de 175 ppm. As mismo vira el papel tornasol azul. Con respecto a la sntesis anterior conteste: a. De las estructuras de A-F b. El compuesto F se pudo obtener a partir de D mediante tratamiento con un agente oxidante fuerte (el reactivo de Jones por ejemplo). Discuta si esto es conveniente o no. Justifique su respuesta. c. Indique cmo podra seguir el curso de las reacciones 1 a 5. Puede escoger cualquier tcnica espectroscpica o prueba a la gota que le permita hacerlo. Justifique sus respuestas.

OO

OOHH

HH

OO

OO

HH

OO

((++))--aarrtteemmiissiinniinnaa ((11))

d. Proponga un mecanismo para obtener C a partir de A (o B). Cul es la funcin de SnCl4?. e. La reaccin 6 (CH3I, K2CO3, acetona, temperatura ambiente, 89%) pudo hacerse con MeOH en medio cido, no obstante se correra el riesgo de tener productos colaterales. Indique al menos uno de ellos, para justificar su respuesta indique el mecanismo de su obtencin.

8. Proponga un mecanismo para las siguientes reacciones

10. De plantas del gnero Paeonia, ampliamente usadas en la medicina tradicional china contra el dolor abdominal, se aslan monoterpenos como el paeonilido (1), el cual ha mostrado poseer una muy fuerte actividad anti-PAF (platelet-activating factor IC50 8 g/mL). En el 2006 Wang et al lograron la sntesis total de 1 in 16 pasos con un rendimiento del 15% a partir del reactivo comercial 2-hidroxi-4-metilacetofenona. A continuacin se presentan algunos de los pasos la sntesis del compuesto. (Org. Letters 2006, 8(12), 2479-2481).

1

BnCl: cloruro de bencilo DCM: diclorometano DMF: dimetilformamida MeCN: acetonitrilo (un disolvente) IBX: oxidante suave (precursor del Dess Martin) Imidazol: un heterociclo bsico como la piridina NMNO: una sal de amonio, como hidrocloruro Py: piridina Reflux: reflujo rt temperatura ambiente TBDMSCl: cloruro de terc-butil-dimetil-sililo THF tetrahidrofurano

9

11 13

15 (a y b)

7: C13H20O3

20 C13H22O5

21 C13H20O5

Espectroscopa: El compuesto 9. En RMN 13C presenta una seal en torno de 70 ppm y otra en torno de 160 ppm. En IR presenta una banda ancha e intensa a en torno de 1200 cm-1, y no se observan bandas intensas por encima de 3100 cm-1

El compuesto 11. En RMN 13C presenta seis seales adicionales a las de 10 a campo alto. En IR no se observan bandas intensas por encima de 3100 cm-1

El compuesto 13. En IR presenta una banda ancha e intensa en torno de 3300 cm-1. En RMN 13C presenta una seal adicional con respecto a 12 alrededor de 55 ppm. Adicionalmente, desaparecen las seis seales alifticas a campo alto que haba aparecido en 11 El compuesto 15a. En IR presenta una banda ancha e intensa en torno de 1200 cm-1, y no presenta bandas intensas por encima de 3100. En RMN 13C presenta una seal adicional con respecto a 14 alrededor de 55 ppm. El compuesto 15b. En IR presenta una banda ancha e intensa en torno de 1200 cm-1, y no presenta bandas intensas por encima de 3100. En RMN 13C presenta seis seales adicionales a las de 14 a campo alto.

El compuesto 20. En IR presenta una banda ancha e intensa en torno de 3300 cm-1. En RMN 13C presenta dos seales adicionales de carbono oxigenado, una en torno de 65 y otra de 80, as mismo desaparecen las dos seales en torno a 130 ppm con respecto a 7. El compuesto 21. En IR presenta una banda ancha e intensa en torno de 3300 cm-1, y una banda adicional en torno a 1750 cm-1. En RMN 13C desaparece una de las seales en torno 65 ppm con respecto a 20, y en cambio aparece una seal adicional en torno de 210 ppm. Con respecto a la sntesis anterior conteste: a. De las estructuras faltantes en la serie. b. Explique la reaccin de 21 para obtener 6. El H5IO6 acta de la misma manera que el HIO4. c. El compuesto 21 se hubiera podido obtener a partir de 20 mediante tratamiento con un agente oxidante fuerte (el reactivo de Jones por ejemplo). Discuta si esto es conveniente o no. Justifique su respuesta. Cul otro agente oxidante puede ser conveniente? d. El cloruro de bencilo es un agente protector de alcoholes y fenoles, indique cul es mecanismo de obtencin 9 a partir de la 2-hidroxi-4-metilacetofenona. Indique en cmo se removi este agente. e. Escoja tres reacciones y explique cmo podra seguir el curso de la reaccin mediante el uso de la espectroscopa. f. Proponga un mecanismo de reaccin vlido para la obtencin de 1 a partir de 5 11. El dysdiolido (Fig. de la derecha) es un compuesto de tipo sesterterpeno con un arreglo estructural muy inusual, y fue aislado de la esponja marina Dysidea etheria. De otro lado se ha probado que es muy activo como antimittico, y por tanto potencialmente utilizable en el tratamiento del cncer. Razn por lo cual se han intentado muchas sntesis de ella, a continuacin se presenta una parte de la propuesta de Demeke & Forsyth hecha en 2002 (Tetrahedron 58 (2002) 65316544).

THF tetrahidrofurano TBSCl: tert-Butildimetilsilil cloruro TsCl cloruro de tosilo TMS: trimetilsilano DMAP: 4-Dimetilaminopiridina TSOH: cido p-toluensulfnico Espectroscopa: El compuesto 1. En RMN 13C presenta una seal en torno de 170 ppm, otra en torno de 200 ppm, y otra en torno de 50 ppm. El IR NO presenta bandas anchas e intensan en torno de 3300 cm-1, presenta dos seales intensas en torno de 1700 cm-1, y una banda ancha en torno de 1060 cm-1. El compuesto 1 no vira el papel tornasol azul. El compuesto 2. En RMN 13C presenta una seal en torno de 170 ppm, y DOS seales en torno de 50 ppm. El IR NO presenta bandas anchas e intensan en torno de 3300 cm-1, presenta una seal intensa en torno de 1700 cm-1, y dos bandas anchas entre 1100 y 1060 cm-1.

El compuesto 4. En RMN 13C presenta una nica seal por encima de 190 ppm, tampoco presenta seales entre 1120 y 140 ppm, y tiene dos seales entre 50 y 65 ppm. El IR NO presenta bandas anchas e intensan en torno de 3300 cm-1, y tiene una seal intensa en torno de 1700 cm-1.

El compuesto 5. En RMN 13C presenta una nica seal por encima de 190 ppm, tampoco presenta seales entre 1120 y 140 ppm, y tiene dos seales entre 50 y 65 ppm. El IR presenta una banda ancha e intensa en torno de 3300 cm-1, y tiene una seal intensa en torno de 1700 cm-1. El compuesto 6. En RMN 13C presenta dos seales por encima de 190 ppm, y otra en 170 ppm. Tampoco presenta seales entre 1120 y 140 ppm, y NO tiene dos seales entre 50 y 65 ppm. El IR seales intensas en torno de 1700 cm-1. Finalmente, vira el papel tornasol azul.

2: C13H28O3Si

Con respecto a la sntesis anterior conteste a. De las estructuras faltantes en la serie. b. Proponga un mecanismo para obtener 4 a partir de 3 y 34. c. Escoja tres reacciones y explique cmo podra seguir el curso de la reaccin mediante el uso de la espectroscopa. d. Proponga un mecanismo de reaccin vlido para la obtencin de 7 a partir de 6 e. Explique la quimioselectividad de la primera reaccin, y porque no es conveniente usar LiAlH4 f. Plantee el mecanismo de los pasos 2 y 3 de la obtencin de 3 a partir de 2.

12. En 1943 Reich y Reichstein describieron la oxidacin de alcoholes secundarios esteroidales con N-bromoacetamida (NBA), posteriormente Kritchevsky report la oxidacin selectiva de alcoholes secundarios en presencia de primarios con NBA. Prediga el producto de la reaccin mostrada a continuacin y de una posible explicacin de este hecho.

13. prediga el producto de la siguiente oxidacin:

14. Complete las siguientes reacciones

H/H2SO4

Hg(AcO)2

NABH4

BH3/Eter

H2O2/OH

1. m-CPBA2. H3O

1. OsO42. KHSO4

COOHOH

1. LiAlH42. H3O

1. NABH32. H3O

1. BH32. H3O

O

O

1.eq m-CPBA

Py, DCM

COOCH3

OH

OH

HO

OH

OH

(C6H5)3P,THF

DEAD

(C6H5)3P,THF

DEAD

OH

OH

PCC

PDC

SWERM

mCPBA OH

O O

OH

HO O

O HO

HO HO

OH

OH

OH

O

O

OH

NaBr

PBr3

H2SO4

SOCl2Eter

SOCl2piridina

OAc

O

OA B

(A) m-CPBA, CH2Cl2, 3 h, rt and (B) MeMgI, CuI, Et2O, 8 h, rt REF. H. M. C. Ferraz et al. / Tetrahedron 62 (2006) 92329236

15. Proponga un mecanismo para cada una de las siguientes reacciones

OH

O

OH O

H

PCC

piridina

OH

1. CHCl3/OH

2. H2O/OH

OTMS

1. m-CPBA

2. HCl

OTsOH

Etanol

EtONa

Etanol

OH OH

DEAD

PPh3

O1mol-%[(Ph3PAu)3O]BF4

DCM

OH

O

H2O2

NaOH

O

O

OH

O

O

Reactivo de Jone's

FLAVONOL

AURONA

OOHH OO

OO

OOHH OOOO

OO

HH

PPCCCCOO

ppiirriiddiinnaa

OOHH OOHH

CCHHOO11.. CCHHCCll33//OOHH

22.. HH22OO//OOHH

OOTTMMSS

11.. mm--CCPPBBAA

22.. HHCCll

OO

OOHH

16. La illicinin A (1) fue aislada de las flores de Illicium anisatum y present actividad promotora del crecimiento de neuritas. Por esto 1 fue sintetizada a partir de cido glico (Tetrahedron 65 (2009) 83548361) como se muestra a continuacin.

a) MeOH/H2SO4. Luego Ph2CCl2, 170 C. b) Br2 en tBuNH2, tolueno. Luego MeI, K2CO3, acetona, ref lujo.c) 10 mol% PdCl2dppf , DMF, 70C d) LiAlH4, THF e) SOCl2 benceno 70C, y luego CH2=CHSnBu3 10 mol% Pd(Ph3P)4 DMF f) AcOH/H2O 1:1

OHHO

HOO

OH

gallic acid

a

C21H16O5

A bC22H17BrO5

Bc

OO

OO

OPhPh

C27H26O5

C26H26O4

d DC28H28O3

E

OHO

HO

C15H20O3

+ F (C15H22O4)e f

Compuesto A: Tiene una banda media en 3300 cm-1. Presenta 18 seales entre 110 y 150 ppm. No vira el papel tornasol azul y presenta una seal en 50 ppm aprox y otra en 170 ppm Compuesto B. No presenta bandas en torno de 3300 cm-1. Las seales para protones aromticos integran para 11 protones. Presenta dos seales en 50 ppm aprox y otra en 170 ppm Compuesto D. Presenta una seal en 50 ppm aprox y otra en 60 ppm. Ya no presenta seal en torno de 170 ppm Compuesto E. Presenta dos seales adicionales entre 120 y 140 ppm Compuesto F. Presenta una banda ancha e intensa en 3300 cm-1. Presenta 8 seales entre 110 y 150 ppm, y una seal entorno de 80 ppm.

a. Proponga las estructuras faltantes b. Proponga los mecanismos que explican la obtencin de A a partir del cido glico c. Proponga los mecanismos que explican la obtencin de B a partir de A d. Indique cmo podra seguir el curso de las reacciones. Puede escoger cualquier tcnica

espectroscpica o prueba a la gota que le permita hacerlo. Justifique sus respuestas.

1

17. En cuanto a las propiedades cido base de los grupos funcionales oxigenados conteste, qu

productos (si ocurre o no la reaccin) se espera para las siguientes mezclas

a. butanol e hidrxido de sodio b. t-butanol y amiduro de sodio

c. Metanol e hidrxido de potasio d. THF y potasio metlico

d. 2,4,6-trinitrofenol y bicarbonato de sodio

18. Proponga una sntesis racional, a partir de compuestos de tres o cuatro carbonos o benceno

para los siguientes compuestos: a. pent-4-en-2-ol, b. BHT, c. 2 ,3-ciclohexan-1 -ol, c. Benzoquinona, D. tert-butil etil ter

19. En el 2004, Duque y colaboradores aislaron una mezcla de diterpenos de tipo amfilectano del octocoral pseudopterogorgia elisabethae, esta mezcla consista en dos compuestos que se interconvertan rpidamente uno al otro, lo que no permiti su separacin por HPLC, ni su identificacin. Proponga dos metodologas (materiales y productos) en las cuales se convierte la mezcla en un solo producto. Describa el tipo de equilibrio.

CH3

H3C

CH3

H3C CH3

OH

OAc

CH3

H3C

CH3

H3C CH3

OAc

OH

20. Proponga un mecanismo para las siguientes transforamciones

NaCN

H3Ociclohexeno

21. Determinar la estructura de los productos de las siguientes reacciones, explicando su curso estereoqumico, y su descripcin estereoqumica

OO

H

H HH

OsO4 (cat)

NMO

HO

Ph

j)

k)

t-BuOOH,cat. Ti(O Pr)4

cat. L-(+)DET

OO O

NaOH

H2O2i)

OBn

OH TBDMSO

e)t-BuOOH,cat. Ti(O Pr)4

cat. D-()DET

OsO4 (cat)

NMO

O

OH t-BuOOH

Mo(CO)4

CN

OsO4 (cat)

NaIO4

OMe

O MCPBA, CCl4

a)

O O

1) LiBH4

2) H3O+

b)

c)

g)

h)

CH3

O

OH

CH3

OHO

1. p-TSCl/pyr

2. LiAlH4