Reacción de Mannich

Reacción de Mannich.

Yenis Amada Meza Pérez.

Uniandes ID: 201713834.

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RESUMEN: Se realizó la reacción de Mannich de tres componentes de ciclohexanona con benzaldehído y anilina catalizado por yodo molecular bajo condiciones de temperatura ambiente para producir un compuesto β-aminocarbonilo, el cual es un sólido blanco característica. Las ventajas del procedimiento realizado son (I) condiciones suaves, (II) baja cantidad de catalizador utilizado, y (III) alta velocidad de la reacción, aunque se esperaba realizar la reacción sin disolvente, se necesitó DMSO para concluirla.

INTRODUCCIÓN

La reacción de Mannich es el prototipo de reacciones de formación de enlaces carbono-carbono que implican la adición de nucleófilos de carbono estabilizados por resonancia a sales de iminio e iminas.1 En su forma original y más ampliamente reconocida, la reacción de Mannich consta de tres componentes: (I) amoníaco, una amina primaria o una amina secundaria; (II) un aldehído no enolizable, normalmente formaldehído; y (III) un compuesto de metileno activo.1 Estos componentes se condensan con la liberación concomitante de agua para producir una nueva base, conocida como "base de Mannich", en la que el hidrógeno activo se reemplaza por un grupo aminometilo.1 Un ejemplo típico es la reacción de acetofenona, paraformaldehído y piperidina para producir fenil-β-piperidinoetil-cetona. La formación de un enlace carbono-carbono y carbono-nitrógeno en este proceso de aminometilación hace que la reacción de Mannich sea una transformación sintética extremadamente útil.1 Asimismo, se usa ampliamente en la síntesis de aminas secundarias y terciarias, y se emplea como una etapa intermedia en la síntesis de muchas moléculas bioactivas y productos naturales complejos.2 Además, las bases de Mannich tienen importantes aplicaciones sintéticas como productos intermedios para otros compuestos. También se encuentran en productos naturales como los alcaloides licopodina, cocaína y elaeocarpina.1

SECCIÓN EXPERIMENTAL

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Figura 1-2. Montaje y mezcla de reactivos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se llevó a cabo la reacción multicomponentes tipo Mannich haciendo uso de benzaldehído, anilina y ciclohexanona catalizada por yodo (Figura 3). El producto que se obtuvo fue 2-(fenil-fenilamino-metil)-ciclohexanona, correspondiente a un sólido blanco (Figura 5).

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Figura 3. Esquema general de la reacción.3

El mecanismo propuesto para la reacción catalizada por yodo se determinó considerando que el oxígeno del benzaldehído lo ataca, creando un oxocarbenio. De esta forma, el par libre del nitrógeno presente en la anilina ataca el carbonilo, se genera una carga negativa en el oxígeno y se libera el yodo. A continuación, el oxígeno ataca uno de los hidrógenos del nitrógeno, se forma un alcohol y se restablecen las cargas.4 Luego, el par libre del OH ataca uno de los protones presentes en la ciclohexanona, se forma una molécula de agua y se genera un carbocatión en la cetona. Seguidamente, el par libre del nitrógeno ataca, se forma un doble enlace C=N y se libera agua. Finalmente, se regenera el carbonilo, se ataca el doble enlace formado anteriormente en la cetona y se obtiene el producto mencionado.4

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Figura 4. Mecanismo propuesto para la reacción.

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Figura 5. Producto de la reacción.

Para el estudio, se utilizó yodo como catalizador de la reacción bajo condiciones suaves, el cual debe ser usado como ácido de Lewis y ha sido anteriormente utilizado para promover distintas reacciones orgánicas.3

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Figura 6. Estructura del producto.

Las señales que se observaron en el espectro corresponden de la siguiente forma: 1.66-1.94 (m, 6H), 2.43 (m, 1H), 2.34 (m, 1H), 2.76 (c, 1H), 4.63 (d, 1H), 4.71 (b, 1H), 6.54 (d, 2H), 6.63 (t, 1H), 7.07 (t, 2H), 7.21 (t, 1H), 7.30 (t, 2H), 7.38 (d, 2H).

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Figura 7. Espectro de 1H RMN.

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Figura 8. Espectro tomado de la literatura.5

Al comparar el espectro obtenido (Figura 7) y el espectro tomado de la literatura (Figura 8) para el producto, podemos observar que las señales que se analizaron corresponden similarmente a las estipuladas. Lo anterior prueba que el producto que se obtuvo era el esperado.

Por otro lado, para el caso del 13C RMN, las señales que se obtuvieron fueron: 23.45 (C4), 27.71 (C3), 31.10 (C2), 41.58 (C1), 57.32 (C5), 57.76 (C7), 113.40 (C11),  117.31 (C13), 126.98 (C14), 127.06 (C16), 128.28 (C15), 128.87 (C12), 141.52 (C9), 147.03 (C10), 212.72 (C6).

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