TEMA 9. ÉTERES | 9.20. APERTURA DE EPÓXIDOS (OXACICLOPR… — Transcript

Hola, hola, hola, vamos con el con el último punto del tema de alcoholes y éteres, en el que vamos a ver la apertura de los epóxidos, apertura de epóxidos o también llamados oxaciclopropanos.

Es un punto de gran interés porque lo vamos a utilizar mucho en en síntesis orgánica.

Vamos a ver que tiene una aplicación importante la apertura de este tipo de moléculas, vamos a ver cómo abren los epóxidos, eh tenemos dos formas de abrirlos, en medio básico y en medio ácido.

Empezamos con el medio básico, vamos a abrir epóxidos en medio básico y eso cómo se hace, bueno, pues vamos a dibujar un epóxido también llamado oxaciclopropano, es un ciclo de tres miembros, vamos a pintar aquí los sustituyentes para ver cómo se producen, cómo se produce la apertura con detalle, eh voy a poner de de un lado voy a poner dos hidrógenos, del otro lado voy a poner dos metilos, es decir, que el epóxido está sustituido de forma distinta.

Eh aquí tenemos un carbono más sustituido porque tiene dos sustituyentes, dos metilos, frente al carbono de la izquierda que no tiene sustituyentes, tiene hidrógenos y le vamos a poner un medio básico, por ejemplo, un medio básico puede ser sosa acuosa, hidróxido de sodio con agua, eh tenemos medios básicos cuando no hay protones.

Cuando no hay ácido, el medio es básico, sosa acuosa, son medios básicos o nucleófilos, bien, qué va a ocurrir, bueno, la sosa acuosa eh genera iones hidróxido.

Los iones hidróxido son buenos nucleófilos y van a atacar a uno de los carbonos del epóxido, por qué atacan estos carbonos, porque tienen polaridad positiva, este carbono de aquí está polarizado positivamente y este de aquí también está polarizado positivamente.

El de la derecha está más polarizado positivamente porque tiene sustituyentes que estabilizan esa polaridad positiva.

De hecho, el oxígeno podría irse y eso generaría en el carbono un carbocatión terciario de gran estabilidad, en este caso el oxígeno no se va a marchar porque es mal grupo saliente, pero eh ese carbono debido a los metilos soporta mejor la carga positiva o la polaridad positiva que el carbono de la izquierda que no tiene los metilos, por tanto, el OH en principio debería haberse atraído por este carbono, porque tiene más densidad de carga positiva, más polaridad, pero no ocurre así, el OH ataca al carbono de la izquierda, y por qué, porque está menos impedido, eh digamos que esta apertura está relacionada con la SN2 y depende más del tamaño de los grupos que de la polaridad del carbono al que ataca, el nucleófilo es bueno y no tiene mucha dificultad para atacar a cualquiera de los carbonos, aunque no tenga una polaridad importante, le va a atacar más o menos igual, pero se ve más afectado por el tamaño de los sustituyentes y por tanto busca el carbono menos sustituido, esto es un detalle importante, la apertura básica ocurre por ataque del nucleófilo al carbono menos sustituido, al carbono menos sustituido.

Y bueno, eh se el oxígeno se va como grupo saliente, se va como grupo saliente, va a quedar unido al carbono de la derecha, que a su vez queda con los metilos, igual que están en la molécula de partida, no cambia nada, solamente el oxígeno lo pongo un poco doblado hacia la derecha y después del lado izquierdo sí que hay un cambio, el OH ataca por el lado opuesto al oxígeno que se va, ataque dorsal como la SN2 y esto hace que los hidrógenos se doblen hacia arriba para permitir la disposición tetraédrica del carbono y así ya tenemos nuestro producto que como podemos ver es un diol, un diol vecinal anti.

Bueno, eh falta la protonación del oxígeno, el agua del medio le aporta un protón, se va un OH menos que como se ve actuaría de modo catalítico y ya tenemos nuestro producto final, así abre el epóxido en medio básico.

Bien, vamos vamos a poner más eh reactivos que actúan en medio básico para que no nos sorprenda cuando los veamos en ejercicios, por ejemplo, también es una apertura básica el utilizar un organometálico, metil litio, metil litio disuelto en éter, también supone apertura básica y el ataque de nuevo es al carbono con menos sustituyentes, al carbono menos sustituido y en este caso nos va a aportar un metilo a ese carbono, entrando por el lado opuesto al oxígeno que se va como grupo saliente y que queda unido al carbono de la derecha.

Aquí nos quedan los metilos y aquí los hidrógenos que se doblan hacia arriba, pues como siempre para dejar la disposición tetraédrica, ahora nos hace falta una etapa acuosa, clorhídrico acuoso, sulfúrico acuoso para que nuestro oxígeno se protone y en este caso como podemos ver no aportamos a la molécula como aquí arriba un OH, sino que le aportamos una cadena carbonada, un metilo, el organometálico abre en medio básico atacando al carbono menos sustituido, el epóxido ataque al carbono menos sustituido, también podemos abrir nuestro epóxido con reductores de litio y aluminio, el de boro quizá es algo poco reactivo, mejor utilizar el de litio y aluminio, LiAlH4, el Li, vamos a poner H3, AlH por representar uno de los hidruros, por supuesto en éter porque no es compatible con agua ni con alcoholes, busca el carbono menos sustituido porque es un nucleófilo fuerte y aporta un hidrógeno, también tenemos la versión deuterada que aporta un deuterio, si ponemos el el LiAlD4, pues entrará un deuterio en lugar de un hidrógeno.

Y así nos abre el epóxido dándonos un alcohol, ahora de nuevo nos falta la etapa de de clorhídrico acuoso, protones agua para que se protone el oxígeno y así conseguimos ya nuestro alcohol, como podemos ver aporta un hidrógeno, lo aporta en forma de hidruro que se une al carbono para eh bueno, abrir el epóxido y darnos un alcohol, son métodos que permiten obtener alcoholes, eh aperturas en medio básico, qué más eh qué más ejemplos se pueden poner, pues hm voy a vamos, por ejemplo, a a dibujar, a cambiar de epóxido, vamos a ponerle aquí un metilo y aquí, por ejemplo, voy a ponerle dos metilos, bueno, de nuevo podemos ver que el carbono de la izquierda tiene menos sustituyentes y por tanto los nucleófilos se van se van a ver atraídos por él, imaginemos un cianuro de sodio disuelto en, no sé, por ejemplo, en DMF, en acetona, en, bueno, en un disolvente adecuado, el cianuro buscará el carbono con menos sustituyentes y abrirá el epóxido, es también un medio básico, es un medio nucleófilo, nos queda aquí un CN menos y aquí un O menos que con el disolvente, bueno, si pusiéramos cianuro, por ejemplo, disuelto en agua, pues el agua protonaría este oxígeno y nos da un alcohol.

Aquí nos quedan los metilos, uno hacia adelante, otro al fondo y aquí nos queda el hidrógeno al fondo y el metilo hacia nosotros, bien, apertura del epóxido con cianuro, ya podemos ver, bueno, que hay diversos ejemplos, ¿no? Eh si si le ponemos a un epóxido eh metóxido de metanol, metóxido sódico en metanol, bueno, pues el metóxido también en medio básico busca el carbono menos sustituido, abre y nos deja un metóxido en el carbono de la izquierda, anti con respecto al OH que toma el protón del metanol, el oxígeno que se va toma el protón del metanol y se convierte en OH, apertura sobre el carbono menos sustituido de de la molécula.

Eh bien, hay que poner ahora ejemplos de la apertura en medio ácido, medio ácido, cómo abren los epóxidos en medio ácido, pues vamos a echar un vistazo al respecto y qué es eso de medio ácido, bien, vamos a poner el epóxido de antes con hidrógenos, dos hidrógenos de un lado y del otro lado sustituido con metilos, ah, todo torcido, bueno, y el medio ácido supone, por ejemplo, trabajar con, imaginemos, sulfúrico en agua, sulfúrico metanol.

Hay sulfúrico, por tanto es medio ácido, bien, qué diferencia hay con respecto a lo que hicimos antes, la diferencia es que ahora hay protones en el medio y el oxígeno es básico y captura los protones procedentes del ácido, en este caso del sulfúrico, protonándose y cuando se protone hay algo que cambia con respecto a la apertura anterior que vimos, con respecto a la apertura básica y es que el oxígeno protonado roba mucha carga de los carbonos y hace que estos carbonos tengan una polaridad positiva mucho mayor que antes.

De hecho, aquí entendemos que si el oxígeno se fuera de este lado, generaría un carbocatión terciario de gran estabilidad y por tanto puede incluso marcharse, en casos en los que hay sustituyentes que estabilizan muy muy bien la carga positiva, como por ejemplo, fenilos, el epóxido puede abrir antes de que nadie le ataque, antes de que le ataquen los nucleófilos, el nucleófilo que hay en el medio qué es, pues en este caso es metanol, también podríamos poner agua, sulfúrico acuoso, sulfúrico metanol, sulfúrico etanol, el metanol es un nucleófilo malo y por tanto tiene solo puede atacar a un centro con una gran densidad de carga positiva, es decir, a este centro.

Y por tanto se produce la apertura por ataque, ataque al carbono, ataque al carbono más sustituido, más sustituido, la apertura ácida tiene lugar sobre el carbono más sustituido porque es el que tiene la polaridad imprescindible para que el nucleófilo malo que hay en el medio se vea atraído por él y le pueda atacar, ahí se une el metanol que queda protonado momentáneamente y a continuación las bases del medio, como podrían ser otras moléculas de metanol o el hidrógeno sulfato, es más básico el metanol, arrancan ese hidrógeno y ya obtenemos el producto, como podemos ver queda siempre un OH anti con respecto al nucleófilo que ataca, que en este caso es el metóxido, bien, de esta manera abrimos en medio ácido los epóxidos, eh por ejemplo, podemos abrir eh este epóxido otra vez en un medio ácido, en vez de ser con sulfúrico acuoso, sulfúrico metanol, podríamos utilizar HBr acuoso, por ejemplo, y el resultado sería idéntico, los protones del HBr protonan el oxígeno del epóxido ya que es básico y una vez protonado el oxígeno se convierte en un buen grupo saliente y además polariza fuertemente el carbono más sustituido de la molécula.

Este carbono adquiere una gran polaridad, una gran densidad de carga positiva y el bromuro le ataca y lo abre sobre este carbono, se ve atraído por ese carbono, abre y nos va a quedar un OH en el carbono de la izquierda, anti con respecto al bromo que ataca que nos queda en el carbono de la derecha, aquí nos quedan dos hidrógenos y aquí nos quedan dos metilos y este es el producto que se obtiene en este caso, bueno, creo que con esto pues ya sabemos un poco cómo abren los epóxidos, ¿verdad? En medio básico y en medio ácido, a veces una dificultad que tenemos es que no sabemos qué medio es y es muy fácil, si no hay protones, si no tiene sulfúrico, HBr, HCl, HI, ácidos, pues es un una apertura básica y cuando hay estos ácidos, pues entonces estamos ante una apertura eh ante una apertura ácida y la diferencia entre una y otra es que en la apertura ácida el oxígeno del epóxido se protone, eso hace que la polaridad sobre el carbono más sustituido sea muy importante y los nucleófilos se ven atraídos por él y en el caso de la apertura básica no hay esa protonación y en el medio va a haber un nucleófilo bueno siempre y por tanto va a atacar al carbono más accesible y ese es el carbono menos sustituido, bueno, pues esto es todo y en el próximo vídeo pues ya vamos a cambiar de lista de reproducción y vamos a empezar a ver los alquinos, por fin, los alquinos.