HOJA DE PROBLEMAS 3 (SOLUCIONES) LA ESTRUCTURA Y ESTEREOQUÍMICA DE LOS PRODUCTOS DE UNA REACCIÓN COMO EVIDENCIA DE SU MECANISMO 1. Indica si las siguientes reacciones transcurren con inversión o retención de la configuración. a. (R)-(+)-1,2-epoxibutano → (R)-(-)-3-hexanol (por tratamiento con etil litio). H H EtLi O HO retención b. (S)-(+)-2,2-dimetilciclopropanocarboxamida → (S)-(-)-2,2-dimetilciclopropilamina (condiciones de Hoffmann). CONH2 NaOH NH2 Br2 H H retención c. (S)-etanol-1-d → (S)-[1-2H, 1-3H]etano [reactivos: i) TsCl, Et3N; ii) LiEt3B3H]. D H LiEt B3H D H D H TsCl 3 HO Et3N TsO T inversión d. (S)-[1-2H, 1-3H]etano → (R)-[1-2H, 1-3H]etanol (por la acción de metano monooxigenasa). D OH D H T T retención e. (S)-(+)-1-bromo-1-metil-2,2-difenilciclopropano → (R)-(-)-2-metil-1,1-difenilciclopropano. Ph H Ph Br Ph Ph CH3 CH3 retención f. (2R, 3S)-(+)-3-bromobutan-2-ol → (2S, 3S)-(-)-2,3-dibromobutano. H Br H Br H Br OH H inversión g. D-(+)-1-buten-3-ol → D-(-)-3-metoxi-1-buteno CH3O HO H H retención 2. Cuántas señales de RMN esperarías para los protones metilénicos del siguiente aleno: F H3C CH(OCH2CH3 )2 C C C H El aleno tiene un eje de disimetría y sólo por eso los dos etoxilos son diastereotópicos. Eso hace que deban observarse dos señales en 13C-RMN para los dos metilenos. Pero además, existe un centro proquiral en el carbono metínico. Esto hace que la sustitución isotópica imaginaria de los hidrógenos de los metilenos de lugar a cuatro compuestos de configuración (R,R,R), (R,R,S), (R,S,R) y (R,S,S) que son diastereómeros entre sí. Así que los cuatro protones son diastereotópicos y podrán resonar a desplazamiento químico diferente. Se podrán observar 2 sistemas AB, desdoblados por el acoplamiento con el metilo. 3. Un estudio del mecanismo de la reacción de Wurtz requirió conocer la configuración absoluta del (-)3-metilnonano producido en la reacción. Para conseguirlo, los investigadores trataron (R)-(-)-2bromooctano con el producto de la reacción del sodio con malonato de dietilo en solución etanólica. El producto levorrotatorio fue hidrolizado y calentado hasta que se observó el desprendimiento de un mol de CO2 por mol de reactivo, dando lugar a un ácido monocarboxílico levorrotatorio. El tratamiento de éste secuencialmente primero con LAH, después con PBr3 y finalmente con LAH de nuevo, produjo ()-3-metilnonano. Identifica el mecanismo de cada una de las reacciones de esta secuencia y di si el producto, (-)-3-metilnonano, tiene la misma configuración del reactivo (R)-(-)-2-bromooctano. EtOOC EtOOC Na H Br EtOOC H COOEt H HOOC H LAH LAH PBr3 BrH2C H HOH2C H La configuración se ha invertido 4. Alcaligenes bronchisepticus KU 1201 descarboxila el ácido α-metil-α-fenilmalónico para formar el ácido (R)-α-fenilpropiónico. a. En ausencia de marcaje isotópico, ¿la reacción es estereoselectiva o estereoespecífica?. b. En experimentos diferentes, cada uno de los átomos de carbono carboxílico del diácido de partida se marcó con 13C. Cuando el reactivo fue el ácido (S)-(-)-[1-13C]-α-metil-αfenilmalónico, el producto fue el ácido (R)- [1-13C]-α-fenilpropiónico. Cuando el ácido (R)(+)-[1-13C]-α-metil-α-fenilmalónico fue usado como reactivo inicial, el producto fue el ácido (R)-(-)-α-fenilpropiónico sin marca isotópica. i. ¿Qué grupo carboxilo (pro-R o pro-S) se elimina en la descarboxilación? ii. ¿Tiene lugar la descarboxilación con retención o inversión de la configuración? HOOC Ph HOOC Ph CH3 CH3 H HOOC Como el producto inicial no tiene estereoisómeros, la reacción no puede considerarse estereoespecífica y sólo puede calificarse de estereoselectiva. HOOC Ph * HOOC Ph * HOOC HOOC Ph Ph CH3 CH3 H HOOC CH3 CH3 H HOOC * El grupo que se elimina es el pro-R. No se puede hablar de retención o inversión porque el reactivo inicial no es disimétrico. En el caso del compuesto marcado la reacción se produce con retención. 5. La cis-3,7-dimetil-1,5-ciclooctanodiona sufre dos transposiciones de Beayer-Villiger sucesivas para dar dos productos, ambos de fórmula molecular C10H16O4. Cuando uno de esos productos se reduce con LAH se obtienen dos dioles aquirales. Cuando se reduce el otro producto, se obtiene un único producto que es un diol quiral (obtenido como mezcla racémica). ¿Cuáles son las estructuras de los productos obtenidos en cada una de las reducciones con LAH? O O H3C O H3C CH3 O H3C CH3 OH O CH3 HO OH HO O O O H3C H3C HO CH3 O HO OH CH3 OH O 6. ¿Podrías aventurar mecanismos lógicos para los procesos siguientes? (Pista: utiliza siempre los conceptos de a) ácido de Lewis que ataca a centros básicos y viceversa; b) electrófilo que es atacado por el nucleófilo y viceversa; c) la electronegatividad de los átomos). CO2Et O Et3SiH / TiCl4 O CO2Et O O HO OSO2Me CO2Et Me3P CO2Et CH3CN HO N H N3 OSO2Me O H SiEt3 H Cl O CO2Et O OSO2Me Ti Cl Cl Cl Cl O O CO2Et O O Ti Cl Cl Cl CO2Et OSO2Me Et3SiCl Et3SiH Et3Si Ti Cl Cl Cl OSO2Me HCl SiEt3 TiCl4 H O CO2Et HO OSO2Me O CO2Et PMe3 O O CO2Et N Me3P N N N N2 CO2Et N H N N N O O HO HO HO CO2Et Me3P Me3P O O CO2Et CO2Et O N N H Me3P Me3PO H