Dibujar productos de reacciones de Diels-Alder: problemas de práctica

¿Qué son las reacciones de Diels-Alder?

La química nos rodea. Los aromas, sabores, texturas y más artificiales se crean en un laboratorio. Pero, ¿cómo fabrican los químicos estas moléculas complejas? Una reacción importante para los químicos sintéticos se llama reacción de Diels-Alder . Este tipo de reacción utiliza un dieno (que es una molécula con dos dobles enlaces carbono-carbono) y un alqueno llamado dienófilo. El dienófilo generalmente tiene un grupo de extracción de electrones que extraerá electrones del doble enlace, haciéndolo relativamente pobre en electrones. Esto le permite atacar uno de los dobles enlaces del dieno, preparando el escenario para una reacción.

Hoy, vamos a ver cómo predecir y dibujar los productos de este tipo de reacción.

Problema de práctica n. ° 1

Reaccionar 1,3 butadieno con (1Z) prop-1-en-1-ol.

Reacción de 1,3 butadieno con (1Z) prop-1-en-1-ol

Paso 1: determinar el dieno

Primero, observe los dos reactivos y determine cuál es el dieno y cuál es el dienófilo. El dieno tendrá dos enlaces dobles, mientras que el dienófilo tendrá al menos un enlace doble rodeado por un buen grupo de extracción de electrones. Dado que el 1,3 butadieno tiene dos enlaces dobles, es el dieno (como puede ver por la última parte del nombre). El (1Z) prop-1-en-1-ol es el dienófilo.

Paso 2: empuja los electrones

Ahora es el momento de usar las flechas curvas para empujar los electrones hacia donde deben ir en la reacción. Comience creando un nuevo enlace utilizando los electrones pi del dieno. Luego, cree otro enlace nuevo a partir de los electrones en el doble enlace del dienófilo. Por último, reorganice el segundo doble enlace del dieno.

Los electrones se mueven desde enlaces pi ricos en electrones para formar un nuevo producto cíclico.

Paso 3: estereoselectividad

Las reacciones de Diels-Alder son altamente estereoselectivas. Esto significa que es fácil predecir qué orientación tienen los grupos sustituyentes. Si los sustituyentes estaban en la orientación cis (es decir, en el mismo lado del doble enlace) en el dienófilo, también estarán cis- en el producto. De manera similar, si los sustituyentes eran trans en el dienófilo, también serán trans en el producto. Lo mismo ocurre con los sustituyentes del dieno. Los sustituyentes cis dan productos cis y los sustituyentes trans dan productos trans.

En nuestro ejemplo, los sustituyentes del dienófilo están en orientación cis, por lo que también estarán en el producto. Además, dado que se alejan de la reacción con el dieno, sobresalen hacia nosotros en un espacio tridimensional. Mostramos esto en dibujos moleculares como cuñas sólidas. Los sustituyentes que miran hacia la reacción se muestran con una línea de cuña discontinua porque en el espacio tridimensional se extienden por debajo del plano.

El producto final es una estructura de anillo con los dos grupos sustituyentes dispuestos en orientación cis

Problema de práctica n. ° 2

Reaccionar 1,3 butadieno con (2E) -but-2-enedial.

Reacción de 13 butadieno con (2E) -but-2-enedial con

Paso 1: determinar el dieno

Recuerde, los dienos tienen dos enlaces dobles y los dienófilos tienen un enlace doble rodeado de buenos grupos extractores de electrones. Entonces, nuevamente en este caso, el 1,3-butadieno será el dieno y la otra molécula, (2E) -pero-2-enedial será el dienófilo. El grupo carbonilo en (2E) -but-2-enedial es un buen grupo captador de electrones porque el oxígeno tiene una alta electronegatividad, por lo que alejará los electrones del doble enlace.

Paso 2: empuja los electrones

Ahora podemos usar electrones curvos para mostrar hacia dónde se dirigen los electrones. El doble enlace inferior del dieno forma un nuevo enlace con el dienophile, mientras que los electrones del doble enlace del dienophile forman un nuevo enlace con el carbono superior del dieno.

Los electrones de los dobles enlaces forman nuevos enlaces en una estructura cíclica

Paso 3: estereoselectividad

En (2E) -pero-2-enedial, los sustituyentes son trans-, lo que significa que están en lados diferentes del doble enlace. Esto también dará como resultado sustituyentes trans en los productos. Para ilustrar esto, un sustituyente se muestra con una cuña sólida (saliendo del plano) y el otro con una cuña discontinua (entrando en el plano). El sustituyente en el lado opuesto de la reacción obtendrá la cuña sólida y el sustituyente que mira hacia la reacción obtendrá la cuña discontinua.

El producto final exhibe estereoquímica basada en la orientación original.

Resumen de la lección

Revisemos. Las reacciones de Diels-Alder hacen reaccionar un dieno con un dienófilo para formar moléculas orgánicas más grandes. El dieno es una molécula con dos dobles enlaces carbono-carbono, y el dienófilo tiene un buen grupo captador de electrones ubicado a cada lado de un doble enlace.

Después de identificar estos dos tipos de compuestos en una reacción, es necesario empujar los electrones del doble enlace en el dieno para formar un enlace con el dienophile, y nuevamente desde el dienophile al dieno.

Por último, decida la estereoquímica. Si los sustituyentes eran cis- en el dieno o dienófilo, también son cis- en el producto. Si los sustituyentes miran hacia la reacción, se doblarán hacia adentro, como se muestra con una cuña discontinua, pero si miran en dirección opuesta a la reacción, se doblarán hacia afuera como se muestra con una cuña sólida.