Reporte #5 - SINTESIS DE 1,2,3,4-TETRAHIDROCARBAZOL PDF

Preview

Summary

SINTESIS DE 1,2,3,4-TETRAHIDROCARBAZOL...

Description

UNIVERS UNIVERSIDAD IDAD AUTÓNO AUTÓNOMA MA DE COAHUILA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Laboratorio Química Heterocíclica Reporte: Práctica #5 SINTESIS DE 1,2,3,4 -TETRA HIDROCARBAZ OL 1,2,3,4-TETRA -TETRAHIDROCARBAZ HIDROCARBAZOL

Marisol Flores Andrade Cuarto semestre Químico Farmacobiólogo Docente: Adali Oliva Castañeda

08/Mar/21

OBJETIVO Obtener 1,2,3,4-tetrahidrocarbazol según la síntesis de índoles de Fischer y revisar la importancia biológica de los derivados del indol.

INTRODUCCION La reacción de condensación entre 1,3 dinucleófilos y 1,2 dielectrófilos es un método muy usado para la síntesis de indoles. Dicha reacción se basa en la desconexión simultánea de los enlaces de N1-C2 y de C3-C3a del anillo indólico. Mediante esta aproximación general se puede obtener de forma convergente una amplia gama de indoles dependiendo de los reactivos y de la metodología utilizada. La conocida síntesis de indoles de Fischer es una reacción de este tipo y se da entre fenilhidrazinas y cetonas. El mecanismo de esta reacción se basa en un reordenamiento sigmatrópico.

La síntesis de Fischer ha sido durante más de 100 años uno de los métodos más importantes para la síntesis de intermedios indólicos de compuestos con actividad biológica. La síntesis de Sumatriptan40 (Fármaco de Glaxo cuya función es aliviar los síntomas de las migrañas) y la Iodometacina41 (antiinflamatorio de Merck) son ejemplos de esta reacción.

1,2,3,4-Tetrahidrocarbazol igual que su análogo carbazol, es un heterociclo aromático de cinco miembros benzocondensado derivado de indol. El núcleo de indol se encuentra en muchos compuestos naturales de interés químico y bioquímico. Por ejemplo, el núcleo de indol está presente en el triptófano que es un aminoácido esencial, en el índigo que es un colorante o en el ácido indolil-3-acético que es una hormona de crecimiento vegetal. Por otro lado, se encuentra en moléculas farmacológicamente activas como Sumatriptán y Frovatriptán ambos empleados como agentes antimigrañas.

La química del indol comienza a desarrollarse con el estudio del colorante índigo. El índigo se puede convertir en isatina y luego en el oxoindol. En 1866 Adolf von Baeyer llevó a cabo la reducción del oxoindol en el indol usando zinc en polvo. Ciertos derivados del indol fueron colorantes importantes hasta finales del siglo XIX. En la década de 1930, se intensificó el interés por el indol ya que el núcleo de este anillo heterocíclico se encuentra presente en alcaloides importantes, así como en la estructura del triptófano y en las auxinas (hormonas vegetales).

PARTE EXPERIMENTAL

Material

Reactivos

1 matraz Erlenmeyer de 25 mL

2.5 mL Ácido acético glacial

1 matraz de fondo redondo de 10 mL

0.5 mL Fenilhidracina (p=1.009 g/mL)

1 barra magnética

0.5 mL Ciclohexanona (p=0.947 g/mL)

1 vidrio de reloj 1 vaso de precipitados de 100 mL 1 parrilla con agitación 1 condensador de reflujo 1 probeta de 10 mL 1 baño de arena 1 soporte 1 pinza de 3 dedos c/nuez.

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Ácido acético glacial

Fenilhidracina

Ciclohexanona

TOXICIDADES

Ácido acético glacial

Fenilhidracina

Ciclohexanona

PRIMEROS AUXILIOS Ácido acético glacial

Fenilhidracina

Ciclohexanona

DESARROLLO EXPERIMENTAL 1. En un matraz de fondo redondo de 25 mL coloque 0.5 mL (0.4735g, 4825mmol) de ciclohexanona, 2.5 mL de CH3COOH glacial y 0.5 mL (0.549g, 5081mmol) de fenilhidrazina (Nota1). 2. Coloque la barra magnética, adapte el refrigerante en posición de reflujo y caliente la mezcla de reacción a reflujo, en la parrilla, por un tiempo aproximado de 20 minutos. 3. Deje enfriar a temperatura ambiente, separe el sólido formado por filtración y lávelo con 3 porciones de agua fría (2.5 mL cada una) y déjelo secar (Nota2). 4. Determine punto de fusión y calcule el rendimiento.

DIAGRAMA DE FLUJO

1. Colocar 0.5 mL Ciclohexanona 0.5 mL de fenilhidracina 2.5 ac. acético glacial

6. Determine punto de fusión Calcule rendimiento

2. Colocar barra magnética.

5. Separe sólido por filtración.

Adaptar refrigerante en posición de reflujo

Lavar con 3 porciones de 2.5 mL de agua. Secar

4. Dejar enfriar a temperatura ambiente

3. Calentar

MECANISMO DE REACCIÓN

Etapa 1

Etapa 2

APLICACIONES Se puede utilizar en la industria farmacéutica para obtención de fármacos tales como: ▪ ▪ ▪

Ciclindol Flucindol Indometicina

OBSERVACIONES ➢ A diferencia del proceso de la práctica aquí se prepara primero una solución al 25% de NaOH. Después preparo otra solución de Fenilhidrazina partiendo con 6 gramos. Las mezclo y quedó una solución naranja grumosa. La cubrió

➢ Al momento de pasar la solución para ser filtrada ya había cambiado a un color café muy oscuro, no se menciona cuanto tiempo transcurre después de preparar la sustancia a este paso.

➢ Se agrega el éter etílico (5 mL). Se agita por algunos segundos para incorporar todo y obviamente se abre poco a poco para dejar salir el gas.

➢ En un matraz agrega ácido acético glacial y ciclohexanona, después ya monta el sistema de reflujo y con una pipeta agrega pocas gotas del resultante de la filtración anterior. Y el contenido en el matraz se va coloreando de un amarillo claro poco a poco. El reflujo dura 1 hora se menciona.

➢ Cuando se acaba el reflujo lo pasa a un matraz y lo pone sobre hielo, empieza a girar la barra magnética y la solución anterior se empieza a poner grumosa. Después la pone a alguna filtración al vacío y se obtiene un polvo con consistencia como arena y se lava con agua y etanol.

➢ Por último, se recristaliza con metanol. Se puso la solución de color verde muy fuerte. Pero ya después del reflujo y la cristalización se hace arena de nuevo.

RESULTADOS ✓ Obtención de 1,2,3,4-tetrahidrocarbazol Punto de fusión teórico: 116ᵒC-117ᵒC ✓ Punto de fusión real: 118ᵒC-121.2ᵒC Este pequeño error puede atribuirse a la imprecisión de la medición del equipo utilizado. ✓ Peso final del producto obtenido: 2.1 g ✓ Rendimiento real final: 27% El bajo rendimiento obtenido se puede atribuir a la baja calidad de la Fenilhidracina.

CONCLUSIONES Con la realización de la práctica se cumplieron los objetivos esperados que eran obtener 1,2,3,4-tetrahidrocarbazol según la síntesis de índoles de Fischer y revisar la importancia biológica de los derivados del indol. De manera que la síntesis del derivado de carbazol se dio con la reacción de fenilhidracina con ciclohexanona con distintos catalizadores tanto ácidos como básicos a lo largo de la reacción, que fueron muy bien explicados en el video de la práctica Y la importancia de los derivados de indol se investigó tanto en la parte de aplicaciones del compuesto como en la parte del cuestionario, de tal manera que sabemos que se han encontrado en muchos compuestos naturales, químicos y bioquímicos, es uno de los grupos más abundante en la naturaleza.

CUESTIONARIO 1. Describa en qué consiste la síntesis de índoles de Fischer. La reacción de síntesis de índoles más conocida es la reacción de indolización de Fischer (1883). La reacción consiste en la afición de fenilhidrazina a un aldehído o cetona con grupo metileno en posición α en medio ácido, seguida de formación de ciclo mediante una ciclación [3,3]-sigmatrópica y salida de una molécula de NH4+.

La reacción [3,3]-sigmatrópica es una reacción pericíclica, movimiento electrónico de electrones π en un estado de transición cíclico que forma enlaces σ y π. La transportación de Cope y la de Claisen son ejemplos de esta reacción.

La reacción de Fischer está controlada por las posibles formas enólicas de la cetona partida. Si hay varias posiciones con hidrógenos en posición α, se pueden obtener mezcla de indoles. Si la hidracina no es simétrica la sustitución dará también mezcla de productos.

2. Describa en que consiste la reacción de Bartolli y Japp-Klingeman para sintetizar índoles. La síntesis de Bartolli es otro método simple para la obtención de indoles sustituidos en la posición 7 del heterociclo. En este caso, se hacen reaccionar nitrobencenos orto sustituidos con 3 equivalentes de cloruro de vinil magnesio.

En el caso de la reacción de Japp-Klingemann se produce un acoplamiento de sales de diazonio con enolatos de cetonas. La hidrazona se genera después de una

etapa de desacilación del diazo intermedio que se forma. La ciclación final se produce en medio acido como en el caso de la reacción de Fischer.

3. ¿Qué ventajas y desventajas tiene este método de preparación de indoles? En la reacción de Fisher, no es necesario aislar la hidracina, las cetonas asimétricas producen dos productos isométricos, se puede utilizar ácidos fuertes o débiles los cuales producen isómeros. En la reacción de Bartolli y Japp-Klingeman consiste en la reacción de nitroarenos orto-sustituidos con reactivos vinílicos de Grignard para formar indoles sustituidos. La reacción no se lleva a cabo sin la sustitución orto en el grupo nitro. Tres equivalentes del reactivo vinílico de Grignard también son necesarios para obtener buenos rendimientos. Este método se ha convertido en uno de los mecanismos más cortos y flexibles para obtener indoles hepta-sustituidos 4. ¿Qué ocurre durante el calentamiento de la fenilhidrazina con la ciclohexanona? Hubo un cambio gradual en el color, desde transparente hasta amarillo, después naranja-marrón y finalmente un color café muy oscuro. 5. ¿Qué función desempeña el ácido acético en esta reacción? Funciona como un catalizador para que pueda facilitarse la reacción entre la ciclohexanona y la Fenilhidracina. El ácido contribuye a que se forme un electroatractor esto hace que ocurra una transposición eliminando agua y NH3. 6. La hidrazina y sus derivados son tóxicos. Cuando es usada como reactivo ¿cómo asegura que toda reaccionó? Después de recristalizar el sólido con metanol, se filtra de nuevo asegurando que toda la Fenilhidracina ha reaccionado, obteniendo finalmente, el 1,2,3,4tetrahidrocarbazol. Se comprueba obteniendo el rendimiento de la reacción. 7. ¿Puede ser utilizado el clorhidrato de fenilhidrazina y no directamente la fenilhidracina, en esta síntesis?

Si, ya que el cloro es un buen grupo saliente al igual que el amoniaco que procede del nitrógeno hidracínico en posición β de la fenilhidrazina. 8. Mencione algunos carbazoles y su aplicación. Los carbazoles se han utilizado en el desarrollo de sensores, así como en el diseño de marcadores fluorescentes en células cancerígenas. Carbazol se utiliza en la producción de colorantes azules de azufre. N-vinilcarbazol se utiliza para la fabricación de termoplastos de polivinilcarbazol. Se obtiene a partir de carbazol y acetileno bajo la acción catalítica de óxido de zinc y de hidróxido de potasio. Benzotriazol se utiliza en farmacología y en fotografía como componente de algunos reveladores o como recubrimiento de algunos metales para evitar la corrosión, especialmente del cobre. Pridol[4,3-b]carbazol e indol[2,3a]pirrol[3,4-c]carbazol son utilizados como agentes antitumores en la clínica.

REFERENCIAS Introducción/Hojas de seguridad Larios Jiménez, E. J., & Toledano Amaro, A. K. (s. f.). Práctica 4 Síntesis de Indoles Obtención del 1,2,3,4-tetrahidrocarbazol. Facultad de ciencias químicas UNAM. Recuperado 2 de marzo de 2021, de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/PracticaIndoles_34775.pdf Chávez, K. (2012, 27 abril). SINSTESIS DEL 1,2,3,4-TETRAHIDROCARBAZOL. prezi.com. https://prezi.com/wz26k1bc_6jb/sinstesis-del-1234tetrahidrocarbazol/?frame=9c2ca49b542c8b506e242a2ec2b85a592134c8c6 SANABRIA CHANAGA, E. L. K. I. N. E. D. U. A. R. D. O., & YEPEZ, A. N. D. R. É. S. F. E. L. I. P. E. (2019). MANUAL DE LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA 3. UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA. http://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_191/recursos/general/141120 19/guialaborganicaiii.pdf

José Zabala. (2008). Ficha de datos de seguridad Ciclohexanona. THINNER TEDE SRL. http://www.thinnertede.com/pdfs/hojas/Ciclohexanona.pdf Hoja de seguridad Ácido acético MSDS (http://www3.uacj.mx/IIT/CICTA/Documents/Acidos/Acido%20Ac%C3%A9tico.pdf). (2016, mayo). Universidad Nacional Heredia Costa Rica. http://www3.uacj.mx/IIT/CICTA/Documents/Acidos/Acido%20Ac%C3%A9tico.pdf

Cuestionario Ballesteros García, P. (2001). Biciclos condensados de compuestos heterocíclicos aromáticos de 5 eslabones. En R. M. Claramunt Vallespí, E. Teso Vilar, & D. Sanz del Castillo (Eds.), Ampliación de química orgánica avanzada. Química de heterociclos. (1.a ed., pp. 7-8). Publicaciones UNED. https://riuma.uma.es/xmlui/bitstream/handle/10630/7297/Tema_3.Indol.pdf?sequence=1 Clavijo Allancan, G. A. (2013, septiembre). Síntesis de carbazol-tio- y aminoquinonas antitumorales. UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA Y FISICOQUÍMICA. http://repositorio.uchile.cl/bitstream/handle/2250/138265/Sintesis-decarbazol-tio-y-aminoquinonas-antitumorales.pdf?sequence=1 Indoles - 645 Palabras | Monografías Plus. (s. f.). Monografías Plus. Recuperado 7 de marzo de 2021, de https://www.monografias.com/docs/IndolesFKCCU4CYBZ#:%7E:text=Carbazol%20se%20utiliza%20en%20la,y%20de%20hidr%C3 %B3xido%20de%20potasio.

Larios Jiménez, E. J., & Toledano Amaro, A. K. (s. f.). Síntesis de Indoles Obtención del 1,2,3,4tetrahidrocarbazol. Facultad de Ciencias Químicas UNAM. Recuperado 8 de marzo de 2021, de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/PracticaIndoles_34775.pdf Vargas, D. A. (2020). Síntesis de compuestos heterocíclicos derivados del indol empleando catalizadores heterogéneos. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS. http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/111117/Documento_completo.pdfPDFA.pdf?sequence=1&isAllowed=y Video de práctica The Synthesis of 1,2,3,4-Tetrahydrocarbazole. (2020, 20 mayo). [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=TaNA-K0skEs...