PROBLEMARIO QUIMICA HETEROCICLICA

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA
HETEROCÍCLICA
Dr. Eleuterio Burgueño Tapia

INDICE
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
Prólogo II
Nomenclatura de compuestos heterocíclicos 1
Heterociclos no aromáticos de tres miembros 3
Heterociclos no aromáticos de cuatro, cinco y seis miembros 6
Heterociclos aromáticos de cinco miembros con un heteroátomo 10
(furano, pirrol y tiofeno)
Anillos benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno) 13
Azoles 17
Piridina 21
Quinolina e isoquinolina 24
Diazinas 27
SOLUCIONES
Nomenclatura de compuestos heterocíclicos 32
Heterociclos no aromáticos de tres miembros 33
Heterociclos no aromáticos de cuatro, cinco y seis miembros 35
Heterociclos aromáticos de cinco miembros con un heteroátomo 38
(furano, pirrol y tiofeno)
Anillos benzofusionados (indol, benzofurano y benzotiofeno) 40
Azoles 43
Piridina 46
Quinolina e isoquinolina 48
Diazinas 51
I

PROLOGO
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
“Problemas básicos de química heterocíclica” es una colección de problemas básicos
seleccionados para ayudar a los estudiantes de cursos introductorios de química heterocíclica a
reafirmar los conceptos adquiridos en el aula.
“Problemas básicos de química heterocíclica” inicia con una serie de problemas de
nomenclatura común y sistemática, haciendo particular énfasis en el sistema de nomenclatura
de reemplazamiento, continúa con la síntesis y reactividad de compuestos heterocíclicos de
tres, cuatro, cinco y seis miembros no aromáticos, enseguida cuestiona sobre las propiedades
físicas, métodos de obtención y reactividad de los sistemas heterocíclicos aromáticos de cinco
miembros (furano, pirrol y tiofeno), así como de sus sistemas benzofusionados (indol,
benzofurano y benzotiofeno). Finalmente, se presentan problemas relacionados con los
sistemas aromáticos en donde están involucrados heterociclos de seis miembros con un
heteroátomo (piridina, quinolina, isoquinolina) y con dos heteroátomos (diazinas).
Los problemas pretenden hacer que los estudiantes piensen sobre los conceptos que han
estudiado, que los apliquen con precisión y los relacionen con los conceptos adquiridos en sus
cursos de química orgánica. Al final de “Problemas básicos de química heterocíclica” se
muestran las respuestas de más de la mitad de las cuestiones para que el estudiante pueda
autoevaluar su habilidad en la solución de problemas que involucran métodos de síntesis,
reactividad y mecanismos de reacción.
Espero que “Problemas básicos de química heterocíclica” sea en realidad lo que acabo de
exponer. Si no fuera así, cualquier sugerencia será bienvenida.
México, D. F., octubre de 2001
Eleuterio Burgueño Tapia
II

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS HETEROCICLICOS
1. Escriba un nombre alternativo usando la nomenclatura de reemplazamiento. La numeración
que se muestra para algunos compuestos corresponde a nombres aceptados por la IUPAC en
donde aquella difiere de la usada en el sistema de reemplazamiento.
a)
c)
e)
7
6 S
5
4
3
furano
O
8
9 10
S
1
2
g) h) 7
6
O
5
4
3 Fenoxatina
i)
k)
m)
8
O
O
9
H
N
N
N
N
10
S
pirrol
1
piridina
2
tioantreno
pirazina
N
N
pirimidina n)
piridazina
b)
d)
f)
j)
l)
H
N
O
H
N
N
N
N
S
imidazol
Nafto[2,3-b]tiofeno
1

o)
q)
s)
N H
N
N
indol
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
r)
isoquinolina N
H
fenantridina
u) v)
7
2 fenotiazina
S
O
w)
isocromano
x)
y)
9
8
8
10
7
9
6
1
6
10
N
5
2
5
3
4
1
4
3
H H
N
N
p)
t)
N
N
quinolina
piperidina z)
piperazina
N
H
6
7
5
10
8 9
H
N
O
4
1
pirrolidina
3
2
cromano
carbazol
acridina
2

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
HETEROCICLOS NO AROMATICOS DE TRES MIEMBROS
1. Describa las características de la síntesis de oxiranos usando:
a) Un alqueno y un perácido
b) Una halohidrina en medio básico
c) La condensación de Darzen
2. Describa las características de la síntesis de Gabriel y la síntesis de Wenker para aziridinas.
3. Indique el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones.
a)
CF3COOOH
c) d) El producto de a)
e) El producto de b)
_
SCN
O
+ _
g) H (CH3) 2 SOCH2
O
4. Proponga una síntesis para lo siguientes compuestos.
a)
Ph
O
OH
CF 3COOOH
b)
Ph
O
b)
f)
h)
c)
_
O +
(CH3) 2 SOCH2
H
N
O
H
Br 2 / H 2O
_
SCN
(CH 3) 2 + SOCH2
_
HO
3

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
5. Escriba un mecanismo lógico que explique las siguientes transformaciones
a)
b)
c)
H
+
+
NH3 Cl
H
N3
HO _
6. Cuál de las siguientes reacciones se llevan a cabo más rápidamente
O
a) +
b)
NO2
+
O
N O
Cl
O
Cl
O
OOH
OOH
H + (CH 3N) 3P
O
H
+
(CH 3N) 3P
H
N
N
NO2
O
N
O
N
N
O
O
ó
O
O
ó
NO2
4

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
7. Escriba el mecanismo general de la apertura de heterociclos de tres miembros por reactivos
nucleofílicos.
8. Indique cuál es el producto principal de las siguientes reacciones.
O
CH3O _
a) b)
S
c)
e)
O
+
PhCH 2MgBr
9. Indique cuál es la influencia del sustituyente sobre la apertura electrofílica de heterociclos
de tres miembros.
10. Muestre el producto de las siguientes reacciones.
O
a)
c)
Ph
H
O N
+
F F
_
CH 3O
11. Escriba los reactivos o productos que hacen falta en la siguiente secuencia de reacciones.
NH2
O
HCl
HI
NH2
O
d)
b)
NH2
OH
S
NHCH 3
+
O
NO2
O
_
O
H2SO4 dil. frío
HCl
O
O
KOH
5

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
HETEROCICLOS DE CUATRO, CINCO Y
SEIS MIEMBROS NO AROMATICOS
1. De las siguientes transformaciones, la que corresponde al inciso b) ocurre con mejores
rendimientos ¿Por qué?.
a)
b)
Br OH
O
Br O S
O
O
KOH
2. ¿Cuál de las siguientes transformaciones tiene mejores posibilidades de ocurrir?.
a)
b)
OH
Br
OH
OH
Br
OH KOH
F
KOH
KOH
I KOH
O
O
O
O
3. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones.
a) F I + S
O
NH2 b)
Br
O
OH
O
NaOH 5%
o
o
+
O
NaOH 5%
O
O
CH2
O
S
O
+ CO 2
N
6

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
4. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones.
a)
b)
c)
NH2
NH2
O
H
O
O
+
O
O
Ph Ph
+ PhMgI
d) C O + N
+ CH3MgBr
hv
f)
N + C O
h)
N
N
g) +
+
NH C O
Ph NCO
5. Escriba un mecanismo de reacción lógico que justifique los productos de la siguiente
reacción.
_
t-BuO
O +
TsO OH O
7

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
6. La reacción de β-haloácidos con un equivalente de base a temperatura ambiente y en
condiciones de pH controlado se emplea para generar β-lactonas. Este método en ocasiones
se complica por la formación de un alqueno a través de una ruta que involucra
descarboxilación. Explique con un ejemplo.
7. Los siguientes son ejemplos típicos de la reactividad general de los heterociclos análogos
del ciclobutano. Escriba el producto orgánico esperado.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Ph
Ph
NH
S
+
O
O
O
H2O18
N
N
N
H
N
N N
H
+ 2
+
HI
2 OH
+
O
hv
O
HCl
H
H +
1. Ph - Li +
2. H +
8

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
8. Sugiera un mecanismo razonable para la siguiente transformación.
O
HCl
9. Explique cuáles son los factores que hacen que las reacciones de ciclización directa para la
formación de anillos de 5 y de 6 miembros ocurra en rendimientos menores que lo que
ocurre con la formación de anillos de tres.
10. Proponga una ruta de síntesis para los siguientes compuestos.
a)
c)
e)
O
N H
S COOH
O
b)
d)
N
H O
N
H
11. Proponga una secuencia lógica de reacciones que explique la siguiente transformación.
O
CN
H2 / Pt
Cl
O
OH
N
H
9

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
HETEROCÍCLOS AROMÁTICOS DE CINCO MIEMBROS CON UN
HETEROÁTOMO (Furano pirrol y tiofeno)
1. Justifique con estructuras resonantes el carácter aromático, la dirección del momento
dipolar y la fuerza básica del furano, pirrol y tiofeno.
2. Escriba la secuencia de reacciones que tienen lugar en la obtención del furfural a partir del
tratamiento ácido de cascarilla de avena, olote de maíz, etc..
3. Describa las características generales de la síntesis de Paal-Knorr para la obtención de
derivados de furano, pirrol y tiofeno.
4. Proponga un ejemplo de obtención de un derivado de tiofeno usando la síntesis de
Hinsberg.
5. Usando como material de partida a compuestos no heterocíclicos, sugiera una síntesis para
los siguientes compuestos.
O
a)
b)
N
H
O Ph
O
O
Ph
O
c)
6. Partiendo del sistema heterocíclico correspondiente, proponga una síntesis para los
compuestos que se mencionan a continuación.
a)
c)
OH
O2N
O
O
O
NO 2
NO2
COOH
d)
b)
d)
S
O
Cl
O
OH
O
10

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
7. Prediga cuál es el producto principal de las siguientes reacciones.
a)
c)
NO 2
O
O
NO2 Br2 HNO 3
HNO 3
8. El pirrol reacciona con bromuro de etil magnesio seguido de yoduro de metilo para dar 2- y
3-metilpirrol. Explique este resultado usando estructuras resonantes.
N N N
H
H
H
9. Sugiera una secuencia de reacciones para la siguiente transformación.
O O
O
b)
CH2CH2MgBr CH3I
NaOH
O
Cl
S
O
O
+
O
11

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
ANILLOS BENZOFUSIONADOS (Indol, benzofurano, benzotiofeno)
1. De los sistemas aromáticos benzofurano, indol y benzotiofeno se dice que la posición 2 y 3
muestran gran densidad electrónica. Explique ésta observación con estructuras resonantes.
2. La síntesis más común para derivados del indol es la síntesis de Fisher. Describa las
características generales.
3. A través de la síntesis de Fisher no es posible obtener al indol sin sustitución en el anillo de
pirrol. ¿Por qué?.
4. Escriba el mecanismo de reacción de la siguiente transformación.
5. De la siguiente transformación indique en dónde queda el nitrógeno marcado
isotópicamente.
6. Usando fenilhidrazina y un compuesto carbonílico, escriba una secuencia adecuada para la
obtención de indol.
7. Describa con un ejemplo de cada una las síntesis de indoles de Madelung, Bischer, Reissert
y Nenitzescu.
8. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción.
O
a)
b)
OH
H
O O
+
Cl
N
N
H
N*
N AcOH
N
H
H
O O
O
Ph
_
CH3O CH3OH
AcOH
NaOH Br 2 KOH
C 10H 8O 2
N
H
Ph
+
+
∆
NH 3
NH 3
12

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
9. Escriba una secuencia de reacciones para cada una de las transformaciones del problema 8.
10. Los siguientes ejercicios son ejemplos de métodos de obtención de compuestos
benzofusionados aromáticos. Escriba el o los productos orgánicos esperados en cada una de
las condiciones de reacción.
a)
b)
d)
e)
f)
NO 2
NO2
N
N ZnCl 2
H
c)
H
_
CH3O NO2 N
H
O CH3OH
O O
N O
H
N O
H
N
H
N
N
H
N
Ph
O
O
H +
_
CH3O CH3OH
_
1. NH2 2. H2O PCl3 H3O +
∆
13

g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
NO 2
Ph O
Br
O
S O
N
NH2
O
S
O
O
Br
+
N
Br
NH 2
+
OH
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
2. H +
_
1. NH2 Zn / H +
O
O
O
O
_
1. NH 2
2. H +
NH 2
H3O +
O
1. SOCl2 2. AlCl3 1. SOCl2 2. AlCl3 O
∆
14

n)
o)
O
OH
O
SH
H
H
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
1. NaOH
2. ClCH2COOCH2CH3
1. NaOH
2. BrCH2COOCH2CH3
H 3O +
H 3O +
11. Escriba el producto orgánico principal de las siguientes reacciones de sustitución
electrofílica aromática.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
O
O
NH
O
N
H
N
H
+
+
+
+
NO 2
CH2O
+
+
O
HNO3
O
N
Cl
O
CH3I
H +
Cl
15

g)
h)
i)
NO 2
S
O
O
NO 2
NO2
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
+
+
+
Br2
O
O
Cl
O
O
H +
ZnCl 2
16

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
AZOLES
1. Escriba un nombre aceptable para cada uno de los siguientes compuestos.
2. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones orgánicas.
a)
a)
c)
e)
g)
i)
k)
Ph
Cl
HO
Br
N
O NO2
O N
O
S
O
N
N
N
H
O
O
O
N
H
N
+
H2NOH
b)
d)
f)
h)
j)
H +
N
H
O
N
S N
O N
N
H
N
N
Br
O
N
+
N
O
17

)
c)
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
3. De los isómeros formados en 2a, ¿cuál espera que sea el producto principal?.
4. Una síntesis alternativa para la obtención de 1,2-azoles es la cicloadición dipolar de óxido
de nitrilos a acetilenos. Escriba el producto esperado de las siguientes condiciones.
a)
b)
c)
O
Ph
O
Ph Ph
C N + _
O
O
O
O
O
H
C N +
+
+
+
_
O
H 2NOH
PhNHNH2
+ Ph
C C
O
H +
C CH
C N
+ NO2 C CH
+ _
O
N
N
Ph
5. Escriba el mecanismo de reacción para las transformaciones del ejercicio anterior.
H +
6. Los 1,2-azoles (pirazoles) también se pueden preparar a partir de la cicloadición dipolar que
se produce entre un acetileno y el diazometano. Proponga una síntesis adecuada para cada
uno de los siguientes compuestos.
NO 2
Ph
N O
a) NH
b) NH
c) N H
N
N
N
Ph
O
Ph
O
18

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
7. Los pirazoles 3-sustituidos, generalmente se encuentran en equilibrio con los pirazoles 5sustituidos.
G
G
Proponga un mecanismo para esta interconversión
8. La síntesis más general de 1,3-azoles es la deshidratación de compuestos 1,4-dicarbonilos.
Escriba los reactivos y condiciones necesarias para la obtención de cada uno de los
siguientes compuestos.
a)
N
b)
O
N
H
N
N
Ph S Ph
NH
N
9. Sugiera una secuencia de reacciones lógica que explique las siguiente observación
10. Escriba una secuencia lógica de reacciones para la obtención de 2,4,5-trimetilimidazol a
partir del compuesto 1,4-dicarbonílico correspondiente
11. Escriba el producto orgánico esperado de cada una de las condiciones siguientes
a)
b)
c)
S N
S N
O N
O
+
+
+
Cl
HNO3
O
Br 2
Cl
+ H2NOH
H +
FeCl3
AcOH
∆
O
+
N N
O
19

d)
e)
f)
g)
O N
N
H
O
N
N
O
N
+
+
O
O
O
+ HNO 3
+ Br2
O
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
Cl
12. Partiendo de diazometano, alquino y los reactivos necesarios. Proponga como podría
obtener los siguientes compuestos (involucra más de un paso de reacción).
a) b)
N NH
H +
N N
H
20

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
PIRIDINA
1. Con el apoyo de un dibujo que represente las interacciones de los orbitales p para la
formación de los enlaces π. Indique la razón por la que el par de electrones libres del
nitrógeno no están deslocalizados.
2. Dé el nombre común de las siguientes alquilpiridinas.
a) b)
N N
c) d)
N N
3. Describa con un ejemplo las características generales de la síntesis de piridinas por el
método de Hantzsch.
4. Indique como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos.
O Ph O Ph
a)
HO
OH
b)
N
5. Describa el mecanismo detallado para obtención del inciso b) del problema 4.
6. Proponga una síntesis partiendo de piridina para la obtención de cada uno de los siguientes
compuestos.
N
O
OH
a) b)
N
21

c)
e)
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
7. Escriba un mecanismo razonable para cada una de las siguientes transformaciones
+
O O
_
EtO / EtOH
O
N
N
O
8. Escriba la estructura del producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de
reacción.
_
a)
NH2 b)
HNO3 N H +
O
Ph H
N
c)
e)
+
N
O
N
_
Br2
HNO3
H +
Znº/H +
9. Prediga el producto principal de las siguientes reacciones.
a)
NH 2
N
N
N NH 2
NO2
O
NH2
d)
HNO 3 / H +
N NH2
d)
b)
N
N
Br2
AcOH
OH
O
H H
22

c)
N
N
H
HNO3 / H +
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
d)
N
HNO 3 / H +
∆
23

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
QUINOLINA E ISOQUINOLINA
1. Escriba un nombre aceptable para los siguientes compuestos.
a)
c)
e)
2. Uno de los métodos más usados en la síntesis de quinolinas es la síntesis de Skraup.
Describa con un ejemplo las características y condiciones necesarias.
3. Escriba el producto esperado de las siguientes condiciones.
a)
b)
c)
Br
N NO 2
N
N
O
NH 2
NH2
+
+
+
NH2
O
O
O
H
b)
d)
HOOC
f)
H +
As 2O 5 / ∆
FeCl3
As 2O 5 / ∆
ZnCl2
As2O5 / ∆
SO 3H
N
N
N
24

d)
NH2
+
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
O
4. Escriba una secuencia de reacciones razonable para la obtención del producto c) de 3.
5. En la síntesis de quinolinas por el método de Friedlander es importante controlar el pH ¿por
qué?.
6. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones.
O
O
H
a)
+
pH = 12
NH2
b)
c)
d)
Br H
NH 2
O
H
NH 2
O
NH 2
+
+
+
H
O
O
O
7. Escriba un mecanismo razonable para el producto de b) y c) de 6.
8. Las siguientes condiciones de reacción no conducen a una quinolina ¿por qué?.
O
H
O
+ Ph Ph
NH 2
Ph
H +
NaOH
NaOH
NaOH
25

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
9. Escriba el producto esperado de las siguientes transformaciones
10. Cuando la quinolina e isoquilonina reacciona a través de reacciones sustitución electrofílica
aromática en medio ácido, generalmente la sustitución ocurre en las posiciones 5 y 8 ¿por
qué?.
11. Indique como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos.
c)
e)
a)
a)
b)
c)
d)
O2N
O
N
Ph
N
N
H
N
H
N
O
O
H
O
H
N
P 2O 5
H
N O
b)
d)
Pd
∆
O P2O 5 Pt
O
H
O
P 2O 5 Pd
O
H + /
Ph
N
N
26

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
DIAZINAS
1. Escriba una estructura correcta para los siguientes compuestos.
a) 3(2-metilbutil)piridazina
b) 2-nitropirimidina
c) 4-benzilpirimidina
d) 2-isopropilpirazina
e) 8-acetilpurina
f) N-metil purina
g) Ac. 5.5-defenilbarbiturico
h) 2,5-dimetil puridazina
i) 1,4-difenil-,7-metilftalazina
2. Escriba la estructura de 5 diazinas con actividad biológica.
3. Las pirazinas se pueden obtener haciendo reaccionar compuestos 1,4-dicarbonílicos con
hidrazina o hidrazinas N-sustituidas. Escriba el producto orgánico esperado de las
siguientes condiciones de reacción.
O
a)
b)
c)
Ph
NO 2
Ph
O
+
NH2NH2
4. Escriba una secuencia lógica de reacciones para la siguiente transformacion.
O
O
O
O
O
+
O
+
H 2NNH 2
H2NNH2
+
H +
H2NNH2
H +
H +
H +
Pd
Pd /
N
N
27

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
5. La forma más simple de obtener pirimidinas es haciendo reaccionar compuestos 1,3dicarbonílicos
con compuestos que contengan grupos funcionales con la unión N-C-N.
Escriba como podría obtener cada uno de los siguientes compuestos.
a)
N
b)
N
c)
N
d)
N
Ph
Ph
O
Br
O
O
N
H
O
N
H
N H
6. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las siguientes transformaciones.
Ph
Ph
a)
b)
O N O
H
7. Uno de los métodos comunes de obtención de pirazinas es la dimerización de compuestos
α-aminocarbonílicos. Describa como obtendría cada uno de los siguientes compuestos.
a)
N
N
b)
Ph
N
N
8. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes condiciones de reacción.
a)
O
O
O
Ph
O
O
O
NH2
+
+
+
NH 2 Ph
H 2NNH 2
O
H 2N NH 2
Ph O
O
O
N H
O
H +
_
EtO / EtOH
Ph
H +
Ph
N
N
O
NH
28

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
9. Cual de las siguientes reacciones tiene mayores posibilidades de reaccionar frente a
condiciones de sustitución electrofílica aromática.
a)
OH
N
HO N OH
O
b)
N
N
N
ó
O
ó
NO 2
N
OH
N
10. Indique en cual de los anillos de los siguientes compuestos ocurrirá la sustitución
electrofílica aromática.
a)
11. Escriba el producto orgánico esperado de las siguientes reacciones de sustitución
electrofílica aromática.
a)
NH2
b) +
NH2
Ph NH2
c) +
Ph
NH2
N
N
N
N
O
O O
O
H H
b)
HNO 3 / H +
H +
H +
N
N
N
OH
b)
c)
N
N
N
N
Br 2 / Fe
29

c)
N
N
O O
O
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
H +
12. Muchas reacciones de las diazinas ocurren como en la piridina. Prediga los productos de las
siguientes reacciones.
a)
b)
c)
d)
N N
N
N
N
N
N
N
_
+ CH3CH2CH2CH2 +
+
+
O
O
O
Ph O
H
_
EtO / EtOH
_
NH2 / NH3 13. Escriba una secuencia lógica de reacciones para las transformaciones c) y d) de 12.
d)
N
N
H2SO4 / H +
30

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
SOLUCIONES
31

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS
1.
a) Oxaciclopropano
c) trans-2,3-Dimetil-oxaciclopropapo
e) 9,10-Ditiantraceno
g) 2H-1-Oxanaftaleno
i) Aza-2,4-ciclopentadieno
k) Azabenceno
m) 1,3-Diazabenceno
o) 1H-1-Azaindeno
q) 2-Azanaftaleno
s) 9-Azafenantreno
u) 10H,9-Tia-10-azaantraceno
w) 1H,3H,4H-2-Oxanaftaleno
y) Azaciclohexano
32

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
HETEROCICLOS NO AROMÁTICOS DE TRES MIEMBROS
3.
4.
5.
a) O
c)
e)
a)
c)
a)
c)
Ph
H
H
+
S
NH2
H
N
Cl
O
..
: N O
H
Br 2 / H 2O
Cl
HO _
H
_
HO
_ OH
Ph
N H
N
O
O
g)
O
H
H
O
H
N :
OH
O
Cl
O
H
H
H
N
H
33

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
6.
a) La reacción ocurre más rápido entre más grupos electrodonadores tenga el doble enlace.
8.
10.
11.
a)
e)
a)
Ph
OH
HO
NH2
OCH3
OH
Cl
CF 3COOOH
NH 2
NH 2
O
NCH3
c)
c)
F
CH 3NH 2
Ph
HO
KOH
OH
F
N
I
NH2
NH 2
OH
NHCH 3
H 2SO 4 dil. frío
OSO3H
NHCH3
34

2.
3.
a)
4.
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
HETEROCICLOS DE CUATRO, CINCO Y SEIS
MIEMBROS NO AROMÁTICOS
a) La que tiene el halogeno en el carbono menos sustituido.
b) La que tiene el mejor grupo saliente ( I )
O
NH
a) c)
f)
N
O H
S N
H
O
O
H
S N
O
O
_ OH
I
_
OH
h)
HN
O
O
Ph
N
O _
..
S NH
O
O _
..
S N
O
Ph
I F
I
O
S
O
N
35

5.
7.
8.
TsO O H
a)
TsO
e)
+
_O
NH3 I
.. :
O
H
N
H Cl
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
_
t-BuO
O
TsO
c)
_O
O
OH
O
g)
Ph
N NH
+
O H
Cl
+
_
Cl
OH
Cl _
+
O
+
O H
OH
36

10.
a)
c)
e)
NH2
OH
SH Cl
OH OH
O
O
O
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
H 2SO 4 dil. frio
H +
NaOH
NH 2
S
OSO 3H
O
O
KOH
H 3O +
N H
S
O
OH
37

1.
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
HETEROCICLOS AROMÁTICOS DE CINCO MIEMBROS CON UN
HETEROÁTOMO (Furano, pirrol y tiofeno)
3.
La sistesis de Paal-Knorr es la reacción de compuestos dicarbonílicos 1,4 enolizable en
presencia de un agente deshidratante (H2SO4, P2O5, ZnCl2), o bien con amoniaco o una amina
primaria, o con un sulfuro inorgánico.
5.
6.
a)
c)
a)
c)
O
O
X..
O O
CH 3Cl
O
H +
H +
O
O
HNO 3
Igual que la anterior excepto el último paso
X
+
_ ..
O2N
HNO 3
_
..
O
X
+
O
NO 2
O
H +
1. KMnO 4 / NaOH
2. H +
O2N
OH
O
O
NO 2
COOH
38

7.
8.
9.
NO2
a) c)
O2N O
N
H
O O
H H
CH3CH2: MgBr
O
_
OH
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
_
N..
Br
O
O
NO2
_ CH3 I
..
_
N ..
N
N
N
H
H
O
O O
Cl O O
_
.. O
O
O
N
_ ..
O
CH3 I
O
N
H +
H
39

PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
ANILLOS BENZOFUSIONADOS (Indol, benzofurano, benzotiofeno)
2. Es la reacción de una fenilhidrazona de un aldehído o cetona en presencia de un catalizador
ácido (ZnCl2, BF3, H3PO4, etc.).
4.
5.
Según el mecanismo anterior en el NH3
6.
N H
N
NH 3
N NH 2
H
N
H
+
∆
+
O
O
O
H N
H N
N H
NH
H +
OH
O
H 3O +
H
N
H
N
NH
H
H
NH
N NH2
H
O
O
N
H
O
O
40

7.
8.
a)
9.
Síntesis de Madelug
Síntesis de Bischler
O
O
Br
N O
H
+
Síntesis de Reissert
O
O
NO2
_
NH 2
NH 2
O
O
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
O
Fe / H +
H N
H +
O O
H N
N
H
O O
OH
H
+
O O
O
NaOH
O
O
_
COO
O
H
KOH
NaOH
Br
Br 2
Br
O O
O O
41

10.
11.
a)
e)
i)
m)
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
c)
N N
H H
N
H
N
H
N
H
Ph
O
a) c)
O
e)
O2N
i)
O
N
H
O
NO2
O
g)
k)
o)
g)
NO2
S
O
OH
O
S O
O
O
S
NO 2
NO 2
42

1.
2.
a) 2-Nitrooxazol
c) 5-bencilisoxazol
e) 4-Isopropiltiazol
g) 5-Clorooxazol
i) 5-Carboxioxazol
k) 5-Bromoisoxazol
a)
c)
_
H2O _ H2O
O
O
O
O
O
O
H
+
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
+ H 2NOH
+
O
N
N
O
H 2NOH
PhNHNH 2
H +
H +
H +
AZOLES
O
O
NOH
O
NOH
NNHPh
H +
H +
H +
_
H2O HO
O
N
N
O
OH
N
N
Ph
43

3.
4.
5.
6.
a)
a)
c)
O
_
O
+
N
C
_
O
+
N
C
N
O
O N
_ +
a) CH2 N N
c)
+
CH 2 N N
H
NO 2
+
+
Ph
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
O
N
O
O
O
N
c)
O
O 2N
O2N
O N
NH
N
Ph
O
O
N H
N
O
44

7.
8.
10.
11.
12.
a)
a)
e)
a)
O2N
O 2N
N N
H
O
O
G
N
H
O
S N
N
H
N
H + _
O
Cl
_ +
CH2 N N
∆
+
NOH
+
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
H +
H2NOH
N N
G
: _ H +
c)
O
N
NOH
G
N H
N
∆ Cl
g)
HO
Br
O
O N
O
N H
N
N NH
O
O
N
N
O
45

2.
3.
4.
6.
a) β-Picolina
c) β-Colina
a)
a)
c)
O O
N
O
O O
O
+
H 2O 2 30 %
NaNH 2 CO 2 H +
_
NH 2
+
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
H 2O
O
O
H
Ph H
N
O _+
N
PIRIDINA
CH 3I
NH 3 HNO3
NH 3 HNO3
COOH
N N NH 2
N +
_
O
O
O
H 3O +
PCl 3
N
O
N
O
O
Ph O
N
46

7.
8.
9.
a)
a)
e)
O O
H H
N
N
N
_
NH2 H2N HNO3 H3O + Zn / H +
_
O
_
O
Ph
+
O
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
N
NO2
N NH 2
O O
_
..
c)
N
+
c)
O
O O
H 2O O
OH
+
O
Br
N
O
NH2
_
N
N
N
H
N N
H
O H
NO2
O
_ N..
e)
N
N
_
..
NH2
O
O
O
O
47

1.
3.
4.
a) 2-Nitroquinolina
b) 4-(1-metilpropanoil)-isoquinolina
e) 7-Bromoquinolina
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
QUINOLINAS E ISOQUINOLINAS
H
5.
Podría formarse más de un anión y la mezcla generar una mezcla de compuestos productos
de condensacionees aldolicas y de cicloadición.
N
N
6.
a)
a)
N
NH 2
N
+
O
H +
c)
c)
N
H
N
N
O
H +
As 2O 5
HO
_
H2O N
H
48

7.
c)
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
8.
Porque no tiene posibilidades de formar la base de Shift (enamina).
9.
10.
Porque en condiciones ácidas el anillo de la piridina se encuentra protonado y en
consecuencia el anillo bencénico es el más reactivo.
11.
a)
a)
c)
O
H
NH2
O
N
NH2
Ph
H +
H
N H
+
O
N
O
O
O
P 2O 5
c)
NaOH
P 2O 5
Pt
H 2O
Pt
Ph
OH
N
N
O
N
H
OH
N
H
N
O
O
49

H
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
O P
e)
2O5 Pt
N H
O2N N
O2N
Ph
Ph
50

1.
3.
4.
5.
a)
e)
i)
N N
N
N
N H
Ph
Ph
N
N
a)
N
c)
N Ph
Ph
a)
a)
O O
O
O
+
+
H2NNH2
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
O
H +
H2N NH2
DIAZINAS
H +
c)
g)
N
Ph
N
O
HN
NH
O O
Ph Ph
NNH2
O
N
N
N
N
H +
N
N
Pd / ∆
N
N
51

6.
7.
8.
9.
b)
b)
a)
a)
a)
HO
2
O O
O O
Ph Ph
O O
O O
_
O
OH
N
OH
O
NH 2
N
N
N
O
OH
Ph
Ph
H +
N
H
10.
a), b) y c) ocurre en el anillo bencénico.
O
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
O
+ H2N NH2
NH
O
O
+ H 2N NH 2
c)
_
O
OH
_
O
Ph N
Ph
OH
N
O
HN
NH
O O
Ph Ph
O O
O NH
H2N O
52

11.
12.
13.
a)
a)
c)
NO 2
N N
N
N
N
N
+
+ EtO _
PROBLEMAS BÁSICOS DE QUÍMICA HETEROCÍCLICA
NO 2
N
N
b)
N
N
N
c)
O
O
N H
_
..
O
Ph O
N
N
N
N
O
Ph
53