SolucionesFormación de Acetales
1. Un alquino con una cetona
¿Cómo plantearías la preparación del alquino de la figura (5-heptin-2-ona)?
Pista: utiliza la protección y desprotección del grupo C=O.
Retrosintéticamente, el enlace estratégico que habría que formar es el indicado con la flecha roja, aprovechando la acidez relativa del propino que, una vez desprotonado, podría alquilarse con el derivado halogenado apropiado:
Pero la idea tiene un problema grave. ¿Adivinas cuál es? El carbonilo de la cetona es un centro electrófilo que compite con el carbono halogenado. La reacción dará una mezcla inoportuna de productos y, por tanto, será muy ineficiente.
La solución es proteger el grupo carbonilo de la cetona con un acetal, antes de llevar a cabo la sustitución nucleófila del halógeno por el anión del alquino. Después se recupera el carbonilo mediante hidrólisis ácida.
Pero, ¿cómo se hace el acetal? Es muy común utilizar etilenglicol como protector de aldehídos y cetonas. El etilenglicol lleva en sí mismo las «dos funciones alcohol» necesarias para formar un acetal cíclico muy estable.
2. Hidrólisis de acetales
¿Qué les sucede a los acetales siguientes cuando se los trata con un gran exceso de agua en medio básico? ¿Y en medio ácido?
En medio básico no les sucede nada: los acetales son estables frente a las bases, como los éteres (por eso sirven como grupos protectores). En medio ácido se hidrolizan:
- 4-Etoxibenzaldehído y dos moléculas de etanol (el grupo etoxilo del anillo es un éter y no se hidroliza).
- Ciclohexanona y etilenglicol.
- Metanol y 4-hidroxipentanal, que está en equilibrio con su hemiacetal cíclico (ver el ejercicio de hemiacetales). El carbono que lleva el metilo conserva su configuración.
3. Grignard y un aldehído protegido
¿Cómo sintetizarías el 5-hidroxi-5-fenilpentanal utilizando reactivos de Grignard u organolíticos?
El aldehído no puede estar libre en la molécula del reactivo de Grignard, porque reaccionaría con él. Se protege como acetal: el 4-bromobutanal se trata con etilenglicol y ácido y da el 2-(3-bromopropil)-1,3-dioxolano, que con magnesio forma el reactivo de Grignard. Este se adiciona al benzaldehído; la elaboración con ácido acuoso protona el alcóxido y además hidroliza el acetal.
El producto, un δ-hidroxialdehído, está en equilibrio con su hemiacetal cíclico de seis miembros (6-feniltetrahidropiran-2-ol).
4. Protección de alcoholes con DHP
El DHP o dihidropirano (oxaciclohex-2-eno) reacciona con alcoholes en medio ácido para dar un acetal. Este es un método de protección de alcoholes. ¿Puedes proponer mecanismos para la formación del acetal (protección del alcohol) y para su ruptura en medio acuoso ácido (desprotección del alcohol)?
Protección. El ácido protona el doble enlace del éter enólico en el C3, de modo que se forma un catión oxocarbenio en el C2, estabilizado por el par del oxígeno del anillo. El alcohol ataca a ese carbono y, tras perder un protón, da el éter tetrahidropiranílico (THP), un acetal.
Desprotección. En medio ácido acuoso se protona el oxígeno del grupo OR y sale el alcohol, que regenera el catión oxocarbenio. El agua lo ataca y da el hemiacetal (2-hidroxitetrahidropirano), en equilibrio con el 5-hidroxipentanal. El alcohol queda libre.