Reactividad general de quinolinas e isoquinolinas

Química orgánica. Átomo de nitrógeno. Reacciones. Degradación oxidante. Derivados alquilados, hidroxilados. Aminoderivados. Ácidos carboxílicos. Acridinas. Fenantridinas

  • Enviado por: Alberto
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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Reactividad general de quinolinas e isoquinolinas.

  • Reacciones en el átomo de nitrógeno:

  • Ph-NH2

    Quinolina

    Piridina

    Isoquinolina

    PKa= 4.6

    4.93

    5.23

    5.40

    Como se ve tienen basicidades similares a la de piridina; por lo tanto, sufren reacciones análogas:

    • Complejación con ácidos de Lewis .

    • Protonación a sales de (iso)quinolinio: QH+, iQH+.

    • N-alquilación y N-acilación dando sales de (iso)quinolinio cuaternarias.

  • Reacciones de SE:

    • Anillo de piridina desactivado, pero carbociclo no ! suceden en el carbociclo.

    • Además en el intermedio se conserva la aromaticidad del “anillo Py” ! mejor que en Py.

    • Posiciones favorecidas cinéticamente: C5 y C8 (postulado de Hammond!!. Representando intermedios).

    • Las SE del naftaleno también están favorecidas cinéticamente en C5 y C8 por razones análogas.

    • Condiciones y resultados: Gilchrist; tabla: 5.4; pág.:162. Algunas condiciones son similares a la serie bencénica, p.ej.: HNO3/H2SO4/0oC.

    • Un caso especial: SE con AN previa: Q + (1)HCl + (2)Br2/PhNO2/ ! 3-Br-Q. Mecanismo:

  • Reacciones de AN:

  • Suceden en C2 de Q o en C1 de iQ con mayor facilidad que en Py, porque la mayor parte de la aromaticidad se retiene en el carbociclo. En general tiene lugar sobre sales de (iso)quinolinio:

    La reducción con DIBAH de quinolinas conduce a 1,2-dihidroquinolinas inestables:

    Por analogía puede incluirse en esta subsección las hidrogenaciones catalíticas:

    Suceden con igual facilidad que las hidrogenaciones de Py a piperidina y, lógicamente, en el anillo de mayor deficiencia electrónica (“anillo Py”). Se observará que se realizan sobre los cationes QH+ o iQH+, en analogía con el caso de la Py (sobre PyH+). La razón -en todos los casos- es que el par libre del N se complejaría con el catalizador, disminuyendo su actividad.(Recordar: el “veneno” del catalizador de Lindlar para la syn-hidrogenación de alquinos a alquenos, es precisamente Q).

  • Reacciones de SN

  • Las reacciones de SN (salvo las que puedan transcurrir a través de hetarinos) suceden según una secuencia de AN-E; en consecuencia tienen lugar con mayor facilidad que en la Py (por una razón análoga a la comentada para las AN).

    • Posiciones favorecidas cinéticamente: C2 y C4 de Q; C1 (y en menor medida C3) de iQ. En todas ellas hay un resto de carga positivo como consecuencia del efecto -R del átomo de N. Analizando los correspondientes intermedios (ver más abajo), se ve que en los tres primeros casos, la carga negativa se deslocaliza y llega al átomo de N, respetando la aromaticidad del carbociclo; sin embargo, en la posición C3 de iQ la carga negativa solo llega al átomo de N si se rompe la aromaticidad del carbociclo.

    Se representan los intermedios para la SN “clásica “, con salida de X-.

    • SN “clásica” Según lo dicho más arriba, no hay problema para efectuarlas en C2 y C4 de Q y en C1 de iQ con nucleófilos del tipo RO- (generalmente a reflujo de ROH), ArS-, aminas y carbaniones. La posición C3 de iQ requiere condiciones algo más duras, lo que se puede aprovechar para llevar a cabo desplazamientos regioselectivos (Gilchrist; fig.:5.43; pág.:163).

    • SN “directa”:

  • Con NH2- : van a temperatura muy baja en Q e iQ (con esta solo en C1). Las condiciones son tan distintas de las necesarias con la Py que algunos textos no dan a la reacción el nombre de Chichibabin. Para quinolina:

  • Con R-M (R = alquil, aril; M = Li, MgX). En C2 de Q y en C1 de iQ (lo que indica que hay una complejación previa M/par libre del N, como en el caso de la Py). Para la iQ:

  • Con OH-. No iban sobre Py, pero sí ahora (reflejo de la mayor facilidad de SN sobre Q e iQ) Gilchrist; fig.:5.44; pág.: 164.

  • Degradación oxidante

  • Recordar: oxidación = pérdida de electrones ! suceden preferentemente en el carbociclo, cuya densidad electrónica es mayor que la del “anillo Py”.

    Condiciones:

    • Oxidación electrolítica (anódica). P.ej.:

    • KmnO4 / OH- /  (Gilchrist; pág.:165)

    Derivados de quinolina e isoquinolina

  • N-óxidos

    • Preparación: Q e iQ + AcOH/H2O2

    • Reactividad:

  • Derivados alquilados

  • “H bencílicos” en C2 y C4 de Q y en C1 de iQ: relativamente ácidos ! procesos de alquilación, acilación y condensación aldólica.

  • Derivados hidroxilados

  • 2-HO-Q y 4HO-Q ! 2- y 4-quinolonas.

    1-HO-iQ ! 1-isoquinolona; 3-HO-iQ ! 3-isoquinolina. (Equilibrio no tan desplazado).

    Restantes: son formas hidroxi (comportamiento fenólico típico). La 8-HO-Q (nombre común: oxina [nombre que no puede usarse por ello para el pirano]), forma quelatos con cationes Mg2+, Cu2+, Zn2+ y Al3+; el quelato con Cu2+ se usa como fungicida.

  • Aminoderivados

  • Siempre “amino” (nunca “imino”). Se protonan en el N anular.

    2- y 4-H2N-Q y también 1- y 3-H2N-iQ + NaNO2/H2SO4 aq. dil. ! [(i)Q-N+"N muy inestables] ! (iso)quinolonas

    Restantes: ! (i)Q-N+"N de estabilidad similar a Ar-N+"N ! reacciones usuales (Sandmeyer, etc.)

  • Ácidos carboxílicos

  • 2-HOOC-Q ó 1-HOOC-iQ + calor ! Q ó iQ + CO2 (a través de iluros similares a los de Py-COOH).

    Quinolizinas y sales de Quinolizinio

  • Acridinas

  • En el caso de acridina el C9 está especialmente activado por el átomo de nitrógeno del anillo. Las reacciones de adicción en las posiciones 9 y 10 tienen lugar con gran facilidad.

  • Fenantridinas

  • Acidez relativa de los H en cadena lateral de C6:

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