Reações de Multicomponentes na Química Orgânica

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA 
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
 
 
“ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES” 
 
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN SIP-20110525 
 
 
T E S I S 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
 
INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL 
 
PRESENTA: 
 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 
 
DIRECTOR DE TESIS: 
 
DR. ELOY VAZQUEZ LABASTIDA 
 
 
 
 
 
MEXICO, D.F. 2013 
AGRADECIMIENTOS 
 
Quiero agradecer a esas personas importantes en mi vida, que siempre estuvieron 
listas para brindarme toda su ayuda, por ello, es para mí un verdadero placer utilizar este 
espacio para ser justo y consecuente con ellas, expresándoles mis agradecimientos. 
A mis padres, (Lucía y Jesus) por apoyarme todo el tiempo estudiantil y de vida, asi 
como por sus consejos y espíritu alentador que me han guiado a culminar mi 
carrera profesional. 
A mi hermana Norma, por tu cariño y hacerme sentir que puedo contar con alguien 
incondicionalmente además de ser mi mejor amiga ya que nunca encontraré una 
amiga como tú. 
A Juan Carlos, por la simpleza con la que ves las cosas, paciencia, comprensión y 
sacrificio que me inspiraron a ser mejor, gracias por estar siempre a mi lado, 
demostrarme que se puede y que soy lo más importante para ti. 
A mi director de tesis, Dr. Eloy Vàzquez Labastida, que me apoyó para escribir y 
concluir ésta tesis. 
Al IPN y la ESIQIE, por haberme proporcionado las herramientas necesarias para 
enfrentar las adversidades que se presenten durante el ejercicio de mi profesión. 
 
A Dios por permitirme llegar a este momento tan especial en mi vida, por los 
triunfos y momentos difíciles que me han enseñado a valorarlo cada día más. 
 
Y a todas aquellas personas que de una u otra forma, colaboraron o participaron en 
la realización de esta investigación, hago extensivo mi más sincero agradecimiento. 
 
Con todo mi cariño está tesis se las dedico a ustedes. 
 
Leticia Muñoz Pelcastre 
Índice 
Resumen……………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………4 
Introducción…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 
 
1. Antecedentes……………………………………………………………………………………………………………………………………………..5 
 
1.1 Reacciones en la química orgánica …….…………………………………………………………………………………………..5 
1.2 Definiciones preliminares …….………………………………………………………………………………………………………….5 
1.3 Reglas a seguir para reconocer la resonancia en una estructura química …………………………………..9 
1.4 Tipo de reacciones ………….……………………………………………………………………………………………………………….9 
1.4.1 Reacciones de Adición………..……………………………………………………………………………………………10 
1.4.2 Reacciones de Eliminación………………..…………………………………………………………………………….10 
1.4.3 Reacciones de Sustituciòn o Desplazamiento ….…………………………………………………………….10 
1.4.4 Reacciones de Reordenamiento o Transposición ….……………………………………………………….10 
1.5 Análisis general de las reacciones químicas………………………………………………………………………………….10 
1.6 Tipos de reacciones por radicales libres……..………………………………………………………………………………..12 
1.7 Grupos funcionales…………………………………..………………………………………………………………………………..….14 
1.7.1 Grupo funcional hidróxilo. (-OH) …….………………………………………………………………………………14 
1.7.1.1 Grupo funcional tiol. (-SH) …………………………………………………………………………..….16 
1.7.2 Grupo funcional éter y tioéter. (R-O-R’) …….………………………………………………………………...16 
1.7.3 Grupo funcional amino. (-NH2, -NHR, NR2) ….…………………………………………………..………….17 
1.7.4 Grupo funcional halógeno. (-X) …………….………………………………………………………………………..18 
1.7.5 Grupo funcional carbonilo. (C=O) ……………………………………………………………………….....…….19 
1.7.6 Grupo funcional carboxilo. (-COOH) ………………………………………………………………………………20 
1.8 Compuestos que presentan mas de un grupo funcional …….……………………………………………………….21 
1.9 Equilibrio vs velocidad en las reacciones orgánicas………………………………………………………………….….22 
1.9.1 Equilibrio de reacción ……………….…………………………………………………………………………………….23 
1.9.2 Velocidad de reacción ……………….………………………………………………………………………..………….25 
1.10 Estados de transición para una reacción en tres etapas ….………………………………………………………….28 
1.11 Intermediarios para la reacción en tres etapas ……….…………………………………………………………….……28 
1.12 Energìa de activación Ea ………………….………..…………………………………………………………………………….….29 
 
2. Reacciones destacadas con multi-componentes………..…………………………………………………………….31 
 
2.1 Condensación de Biginelli ………………………………………………………………………………………………………………31 
2.2 Reacción De Mannich …………….……………………………………………………………….……………………………………..37 
2.3 Reacción de Hantzsch…………………………………………………………………………………………………………………….40 
2.4 Reacción de Petasis …………………………….…………………………………………………………………………………………41 
2.5 Reacción de Passerini …………………………………………………………………………………………………………………….41 
2.6 Reacción de Strecker…….……………………………………………………………………………………………………………….42 
 
3. Síntesis de amino fosfonatos y fosfonatos como reacciones de multi-componentes.45 
 
4. Síntesis de aminas homoalílicas como reacciones de multi-componentes ……….……....48 
 
5. Reacciones de multicomponentes catalizadas con Pd ……………………….……………………….………..50 
 
6. Reacciones de milticomponentes, con la ayuda de microondas ……….………………..……………55 
 
7. Reacciones de multi-componentes, usando reactivos soportados …….………………….………..67 
 
8. Reacciones de multi-componentes, en líquidos iónicos …………….………………………………………...74 
 
9. Otras reacciones con multi-componentes …………………………………………………………..……………….…….78 
 
Conclusiones …………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………104 
Bibliografìa …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….105 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 4 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE 
MULTICOMPONENTES 
 
 
Resumen. 
 
 
Las reacciones con multi componentes han aparecido como métodos útiles ya que la 
combinación de varios componentes puede generar nuevos productos en un solo 
paso (one Pot) lo que las hace extremadamente económicas. 
 
Entre las reacciones de multi-componentes, la utilidad y la importancia de estos 
procesos es manifestado por la gran cantidad de artículos científicos en diferentes 
publicaciones. [1-2] 
 
Ya se han descrito excelentes revisiones como la que apareció el año 2005, donde 
se resumen los logros obtenidos con este tipo de reacciones en el periodo de 1994-
2003 [3]. 
 
En este trabajo se hace una recopilación de información más reciente, a partir del 
año 2004 a la fecha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 5 
 
Introducción. 
 
CAPÍTULO 1. 
 
Antecedentes 
 
1.1 Reacciones en la química orgánica. 
 
Antes de cualquier intento de un desarrollo temático, es importante conocer algunas 
definiciones consideradas como generales en el campo y sobre todo en cualquier 
área de las ciencias de donde no escapa la química orgánica, lo que las hace 
imprescindibles para un mejor entendimiento. 
 
A menudo las reacciones de la química orgánica, principalmente, y que son el 
objetivo de este tema van a ser encontradas a lo largo del texto cuando se 
describan, por ejemplo, los resultados de las diferentes reacciones, la reactividad de 
las moléculas, la estructura de los intermediarios, el mecanismo de la reacción, la 
aromaticidad, la nucleofílidad, la configuración de algún enantiómero, la 
estereoquímica, la regioselctividad, la estereoselctividad y algunos otros parámetros 
importantes con los que se nutre la química orgánica moderna [4, 5]. 
 
1.2 Definiciones preliminares. 
 
Carga formal: Frecuentemente se encuentra uno que en una molécula neutra, 
aparecen cargas parciales sobre sus átomos. Por ejemplo, si sobre un átomo 
cualquiera hay una carga positiva, sobre otro átomo de la misma molécula tendrá 
que aparecer la contraparte negativa para cumplir con el principio del equilibrio de 
cargas eléctricas o principio de electro neutralidad. La determinación de la carga 
formal de los átomosinvolucrados en este proceso es importante y se lleva acabo 
de la siguiente manera: 
 
Cada átomo de la molécula en estudio se deberá cumplir con la condición de que; si 
a su número de electrones de valencia le restamos la mitad de los electrones de los 
enlaces covalentes en los que participa y además le restamos el número de 
electrones no compartidos que posea, el resultado deberá ser igual a cero. De otra 
manera aquel número diferente a cero será igual a su carga formal, tal y como se 
expresa en la siguiente ecuacion. 
 
Carga formal = (#electrones de valencia) – ½(#electrones enlazantes) - 
(#electrones no compartidos) 
 
Orbital: Es la región del espacio en torno al núcleo atómico particular en donde 
existe la mayor probabilidad de encontrar un electrón. Y éste está descrito por una 
ecuación de onda que es función de las coordenadas espaciales del electrón. Cada 
orbital no podrá contener más de 2 electrones, los que están agrupados en capas 
designadas con los números 1, 2, 3, etc. El número de la capa indica el tipo de 
orbital presente. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 6 
 
La capa 1 implica un tipo de orbital denominado 1s; la capa 2 implica a 2 tipos de 
orbitales, los 2s y los 2p, etc. En cada capa el número de orbitales atómicos 
existentes s, p y d son 1, 3 y 5, respectivamente. En la siguiente tabla se resumen 
estos datos. 
 
No de 
capa 
Tipo de orbital No máximo de 
electrones s p d 
1 1 0 0 2 
2 1 3 0 8 
3 1 3 5 18 
 
Tabla No. 1. Capacidad electrónica por orbital. 
 
El orbital atómico s: Es un orbital de simetría esférica centrado en un átomo y se 
representa por un círculo alrededor del núcleo para indicar que existe una gran 
probabilidad de encontrar un electrón dentro de la esfera representada por el 
círculo. Tal y como lo muestra siguiente representación en la figura No. 1. 
 
 
 
Figura No. 1. Forma del orbital 1s. 
 
Los orbitales atómicos p: Son un conjunto de tres funciones de onda u orbitales 
atómicos de igual energía, por lo que son llamados también degenerados, con un 
plano nodal especular y con la forma de dos lóbulos que se unen en un punto 
(nodo). En el punto nodal, la probabilidad de encontrar un electrón es nula. El punto 
nodal coincide geométricamente con el espacio ocupado por el núcleo del átomo en 
examen, como se puede apreciar en la representación de la figura No. 2. 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 7 
 
 
 
Figura No. 2. Forma y orientación de los tres orbitales p. 
 
Orbitales moleculares: Son orbitales que comprometen a más de un átomo en la 
misma molécula y resultan de la superposición o combinación física y matemática 
de dos o más orbitales atómicos. Como por ejemplo el citado en la figura No. 3, 
donde dos orbitales del carbono se han sobrepuesto para formar un enlace sencillo 
denominado . 
 
 
 
Figura No. 3. Descripción de un orbital de enlace. 
 
Que es lo que se conoce como un orbital enlazante, es una región del espacio entre 
dos núcleos atómicos, donde un par de electrones que son aportados por cada 
átomo, están en un estado de energía mínima tal, que la suma de las energías 
electrónicas aportadas por cada uno de ellos (orbitales atómicos involucrados) es 
menor. 
 
Por otro lado, un orbital de antienlace es la configuración electrónica que se obtiene 
cuando un enlace en particular es excitado, pasando desde un estado de baja 
energía a uno de mayor energía y por lo tanto los electrones que lo constituyen se 
separan reubicándose en forma separada sobre cada átomo que forma el enlace. La 
descripción de la figura No. 4 nos describe el hecho. 
 
Figura No. 4. Orbital de antienlace. 
 
Enlace covalente: Es aquel que se forma cuando dos átomos comparten uno o 
más pares de electrones superponiendo sus orbitales atómicos. Si hay diferencia de 
electronegatividad entre los átomos involucrados, la mayor densidad electrónica 
entre ellos se encuentra en la cercanía del átomo más electronegativo. Esto da 
origen a lo que se conoce como un enlace covalente polar. 
 
 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 8 
 
Enlace iónico: Es el enlace formado entre elementos de muy diferente 
electronegatividad, como por ejemplo, un metal alcalino y un halógeno. 
Generalmente estos compuestos se presentan físicamente como cristales. La figura 
No. 5, nos muestra la molécula del cloruro de sodio, un sólido cristalino por 
naturaleza. 
 
 
Figura No. 5. Estructura y forma del cloruro de sodio, en tres representaciones. 
 
Sistema conjugado: Sistema donde coexisten enlaces simples y dobles en forma 
alternada ya sean en estructuras lineales o cíclicas, como es el caso de los alquenos 
en general o el caso del benceno, que es un caso muy especial, estructuras 
representativas las encontramos en la figura No. 6. 
 
C C C C C
 
 
 
 
Figura No. 6. Sistemas conjugados y varias formas de observar al benceno. 
 
Resonancia: Es el efecto mediante el cual diferentes tipos de sustituyentes 
modifican la densidad electrónica de una molécula cediendo o atrayendo electrones 
a través de un sistema  conjugado, esto da lugar a elementos imaginarios llamados 
estructuras contribuyentes. 
 
Híbrido de resonancia: Lo que se conoce como un híbrido de resonancia, en 
realidad es una representación ideal de una molécula en función de las 
características eléctricas de las diferentes estructuras contribuyentes, que puedan 
imaginarse a partir de la estructura más estable que se pueda describir. En todos 
los casos, el híbrido de resonancia tiene menor energía que cualquier estructura 
resonante o contribuyente de la molécula considerada. 
 
 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 9 
 
1.3 Reglas a seguir para reconocer la resonancia en una estructura química. 
 
1.- Las estructuras contribuyentes son imaginarias. 
2.- Se diferencian solo en la ubicación de los electrones . 
3.- No todas son equivalentes. 
4.- Siempre se cumple con la regla de valencia. 
5.- El híbrido de resonancia es siempre más estable que cualquier estructura 
resonante o estructura contribuyente. 
6.-Las estructuras contribuyentes con separación de cargas contribuyen en menor 
proporción al híbrido de resonancia. 
7.- Los electrones se mueven en pares, entre átomos y enlaces vecinos. 
 
Un vivo ejemplo de un híbrido de resonancia lo encontramos en el caso de la anilina 
y del nitrobenceno, donde el primero mete electrones del sistema aromático, 
orientando las posiciones orto y para, en la sustitución electrofílica aromática y el 
segundo saca electrones del sistema orientando en la posición meta para el mismo 
tipo de reacciones. La descripción que se observa en la figura No. 7, muestra este 
fenómeno muy importante en la denominada química aromática. 
 
 
El grupo amino, orienta en las posiciones orto y para 
 
El grupo nitro orienta en la posición meta 
 
Figura No. 7. Híbridos de resonancia para el benceno con grupos que meten electrones y los 
que sacan. 
 
1.4 Tipo de reacciones. 
 
La química orgánica se presenta al principiante, como un inmenso y complicado 
cúmulo de fórmulas y hechos aparentemente sin conexion y muy difíciles de 
asimilar. Sin embargo, al familiarizarnos con ella, estudiarla y sistematizar su 
contenido, notaremos que comienzan a surgir grupos de sucesos y fenómenos de 
comportamiento similar. Es lo que ocurre, por ejemplo, con las miles de reacciones 
orgánicas que pueden agruparse de una manera general en cuatro tipos: 
 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 10 
 
i. Reacciones de Adición, cuando dos compuestos químicos se unen para 
formar un compuesto único como producto finalde la reacción, se puede 
apreciar en la reacción que se muestra a continuación. 
 
 
 
ii. Reacciones de Eliminación, es lo inverso a la reacción anterior. Aquí, una 
molécula bajo ciertas condiciones se rompe dando como producto dos nuevas 
especies químicas, el siguiente ejemplo lo demuestra. 
 
 
 
iii. Reacciones de Sustitución o Desplazamiento, donde dos moléculas 
intercambian parte de ellas generando así dos nuevas moléculas o productos, 
con la siguiente reacción demostramos el hecho. 
 
 
iv. Reacciones de Reordenamiento o Transposición, aquí, una molécula 
sufre una alteración en su estructura sin perder su composición original, es 
decir, sus átomos se reordenan de diferente manera, dando otra nueva, la 
siguiente reacción ejemplifica esta acción. 
 
 
 
1.5 Análisis general de las reacciones químicas. 
 
El principio básico de la química y por supuesto de la química orgánica es que en 
toda transformación de una molécula en otra hay ruptura y/o formación de enlaces. 
Significa entonces que este evento tan particular tiene una importancia capital a 
considerar en cualquier análisis que quiera hacerse relativo a las reacciones 
químicas. 
 
Esto permite generalizar inmediatamente que, examinadas miles de reacciones, se 
llega a la sorprendente conclusión de que la ruptura de un enlace químico, 
cualquiera que sea, puede suceder aparentemente solo de dos formas, como las 
que se describen en seguida: 
 
 
HBr CH3CH2 CH2 CH2Br+
CH2 CH2 +OHCH3 CH2Br + H2O + Br
H
+
Br
+ HBrBr2
FeBr3
CH2OH OHH
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 11 
 
Homolíticamente, al quedar cada fragmento molecular con un electrón impar. 
Esto es lo que ocurre en las reacciones por radicales libres. 
 
 
 
Heterolíticamente; en este otro caso, ambos electrones quedan en uno de los 
fragmentos de la molécula, formando un catión y un anión. Este proceso ocurre en 
las reacciones iónicas o polares. 
 
 
Reacciones homolíticas 
 
Esta clase de reacciones se caracterizan porque las especies involucradas son 
partículas neutras en la mayoría de los casos, y todas muy reactivas. 
 
Propiedades de los radicales libres. 
 
 Son partículas con un electrón impar. 
 La formación de la especie del radical lleva implicado el cambio de hibridación 
en el carbono central de la reacción. De sp3 a sp2 por ejemplo. 
 Son neutras, no tienen carga formal. 
 Son muy reactivas (El carbono busca formar el octeto electrónico estable). 
 Su reactividad y estabilidad va de menor a mayor, de acuerdo a la siguiente 
secuencia: 
 
En este sentido se incrementa la reactividad 
 
Su estabilidad puede ser explicada en base al fenómeno de la hiperconjugación. A 
mayor número de estructuras contribuyentes, mayor estabilidad. Tal y como lo 
describe la exposición de la figura No. 8: 
 
C C
H H
HH
H H C CC CH
H H
H H H
HH
H
C C
H H
H H
H
 
Figura No. 8. Estructuras contribuyentes que dan cuenta de la estabilidad del radical libre 
etilo gracias al efecto de hiperconjugación. 
A + BA B
A + BA B
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 12 
 
1.6 Tipos de reacciones por radicales libres. 
 
Las reacciones más comunes de este tipo son las de: 
 
 Adición 
 Sustitución. 
 
Un ejemplo de a) se muestra abajo: (adición de ácido bromhídrico a un doble 
enlace en presencia de un peróxido, para facilitar la formación de los radicales 
libres). 
CCCC+Br
Br
Br
C C + H
Br
C C
H
 
Un ejemplo de b) es el que a continuación se muestra: Es una reacción de 
sustitución de un hidrógeno en un alcano por un átomo “A”, que puede ser un 
halógeno como cloro o bromo. Las dos reacciones que se muestran se conocen 
como etapa de propagación y son las más importantes en este tipo. 
 
+CH3+CH3
CH3+HRH CH3+R
A A A A
sustituida 
 
Todas las reacciones por radicales libres se presentan en tres etapas: Una 
denominada de inicio, otra de propagación y la última de terminación. 
 
Un procedimiento típico de una reacción de sustitución, es la bromación del metano 
por el método vía radicales libres, que se describe en la reacción total de la figura 
No. 9 y en donde se muestran las etapas ya señaladas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 13 
 
Br2 Br Br+A
 
Inicio 
 
Propagación 
Br Br Br2+
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 Br CH3 Br
+
+
D
 
Terminación 
 
Figura No. 9. Bromación del metano. 
 
La etapa más importante en este caso, como ya se mencionó, es la propagación, y 
la razón de ello es debido a que por cada molécula de iniciador, (Br2) que se rompe, 
paso (A), se generan solo dos radicales libres, en cambio en la etapa de 
propagación, pasos (B y C) en donde se produce la sustitución, se repite unas 105 
veces. 
 
Por último, la fase de terminación, es aquella en la que dos o más de los radicales 
activos de la reacción se encuentran generando una partícula o molécula no activa. 
Esto ocurre lentamente hasta que la reacción se detiene si no hay un mayor 
estímulo. 
 
b) Reacciones heterolíticas o polares. 
 
En las reacciones polares o heterolíticas, la electronegatividad tiene mucha 
importancia. Se sabe que un átomo de carbono unido a un elemento más 
electronegativo que él, le confiere una carga parcial positiva. A la inversa, si está 
unido a un átomo menos electronegativo que él, induce en el carbono una carga 
parcial negativa. 
 
Al ser este carbono parte de una molécula, lo convierte en un centro de reacción. 
 
Si este centro es negativo o parcialmente negativo, será atacado entonces por 
reactivos ávidos de electrones o electrófilos. 
 
Electrófilos: Son todas aquellas especies capaces de aceptar electrones de otra 
especie química llamada nucleófilo, pudiendo formar entonces un enlace entre ellas. 
 
C
B
propagación
BrBrBrBr
BrBr
+CH3+CH3
CH3+HH CH3+
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 14 
 
Ejemplo de Electrófilos; 
 
H+, +H3O, HX (X = halógenos), HNO3, HNO2, H2SO4, (todos los ácidos 
orgánicos. F3B, NO2+, SO3+, AlCl3, ZnCl2, etc. y los grupos funcionales con 
átomos electronegativos que inducen polarización de enlaces donde el polo positivo 
del dipolo, actúa como centro deficiente de electrones. 
 
Por otro lado, lo contrario sucede con centros de reacción con carga parcialmente 
positiva. Este centro atraerá partículas ricas en electrones o nucleófilos. 
 
Nucleófilos: Son especies químicas que muestran afinidad por los sitios de baja 
densidad electrónica llamados electrófilos, con el cual es capaz de formar enlace. 
 
Ejemplo de Nucleófilos; 
 
-OH, -SH, -CN, -X (Halógenos), NO3-, NO2-, SO42-, RO-, C6H5O-, NH3, C6H5NH2, 
RMgX, RLi, etc. 
 
Puede verse que los nucleófilos son especies cargadas negativamente o especies sin 
carga, pero con electrones no compartidos, como se aprecia en los últimos cuatro 
ejemplos. 
 
1.7 Grupos funcionales. 
 
Los grupos funcionales, pueden ser átomos o grupos de átomos, cuya unión a un 
carbono de una molécula resulta siempre en un enlace polar y por consiguiente un 
centro reactivo. Los grupos funcionales tienen además el mismo comportamiento 
químico y eléctrico en los sitios a los que están unidos. 
 
En general, un grupo funcional como; alcohol, amino, halógeno, éter, carboxilo, etc. 
crea perturbaciones sobre el carbono al que está unido y por lo tanto transforman a 
ese átomo en un centro de reacción. 
 
A continuación mostraremos algunos de los grupos funcionales más importantes y 
demandados dentro del estudio de la química orgánica: 
 
1.7.1 Grupo funcional hidroxilo. (-OH) 
 
La parte funcional que caracteriza a un alcohol es el grupo –OH. Puede ser 
considerado como derivado de una molécula de agua en la que se ha sustituido un 
hidrógeno por un carbonode un grupo alquilo, dando como resultado entonces: 
 
O
H H
C OHR
Sustituyendo un hidrógeno por un radical
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 15 
 
Como el oxígeno es más electronegativo que el carbono, el enlace C-O de un alcohol 
no comparte equitativamente sus electrones. Habrá una densidad electrónica mayor 
alrededor del oxígeno y el carbono tendrá un déficit electrónico adquiriendo así una 
carga parcial positiva, como lo describen las ejemplificaciones de la figura No. 10. 
 
C O C OC Oequivale a equivale a
 
 
Figura No. 10. Descrpcion de la electronegatividad entre atomos diferentes. 
 
Aquí el carbono electrónicamente deficiente es un importante centro de reacción. 
 
Los alcoholes son compuestos orgánicos muy familiares, presentes en disolventes, 
antisépticos, barnices, asi como en bebidas y otros productos químicos. 
 
El oxígeno de un alcohol presenta una hibridación sp3 y sus seis electrones de 
valencia están distribuidos como se describe en la figura No. 11. 
 
 
 
Figura No. 11. Atomo de oxígeno con hibridación sp3 en un alcohol. 
 
Se les nombra con el sufijo -ol si es el grupo químico más importante de la 
molécula. En caso contrario aparecerá como prefijo –hidroxi- si es solo un 
sustituyente en la molécula. 
 
Cuando el carbono unido al grupo –OH, está unido a su vez, a otro carbono entonces 
este alcohol es primario. Si está unido a dos carbonos, este será secundario y si 
está unido a tres carbonos será entonces terciario, tal y como se describe en las 
estructuras representadas en la figura No. 12. 
C C OH
C
C
C
OH
C
C
C
OHC
1° 2° 3° 
Figura No. 12. Diferentes tipos de alcoholes. 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 16 
 
Los grupos -OH tienen tendencia a formar asociaciones entre sí mediante los enlaces 
hidrógeno. Estos son débiles, aproximadamente 5 Kcal/mol, en comparación a un 
enlace C-C ( 96 Kcal/mol) o C-H ( 102 Kcal/mol), sin embargo, son importantes 
en la manifestación de algunas propiedades físicas de estos compuestos, como por 
ejemplo; Su punto de ebullición, solubilidad, etc. Esta característica de los alcoholes 
puede ser examinada rigurosamente con la ayuda de la espectroscopía en el 
infrarrojo (IR) y mediante la resonancia magnética nuclear de 1H, (RMN)1H. 
 
Cuando el grupo funcional –OH está unido a un carbono insaturado, como por 
ejemplo -C=C-OH de un alqueno, el grupo funcional hidróxilo no es estable y se 
transforma rápidamente en otra especie a través de un equilibrio conocido como 
equilibrio ceto-enólico, en donde se realiza un efecto como el que se muestra en la 
descripción de la figura No. 13. 
C C
OH
C
OH
C
 
 
Figura No. 13. Equilibrio ceto-enolico. 
 
En cambio, si el grupo –OH está unido a un anillo aromático como el benceno, este 
es estable y forma toda una familia de compuestos químicos llamados fenoles, que 
tienen propiedades físicas y químicas sustancialmente distintas a las de un alcohol. 
 
1.7.1.1 El grupo funcional tiol. (–SH) 
 
Este grupo presenta características similares a las de un alcohol, y su efecto en una 
molécula es similar a la causada por el grupo –OH. El átomo de azufre, siendo 
menos electronegativo que el oxígeno crea de todas maneras alteraciones en la 
densidad electrónica del carbón al que está unido. Su hibridación es también sp3 y 
su distribución electrónica espacial es del todo parecida a la del oxígeno en su capa 
de valencia. Esta estructura química caracteriza a una familia de compuestos de olor 
desagradable conocidos como tioles. 
 
1.7.2 Grupo funcional éter y tioéter. (R-O-R’) 
 
El grupo funcional éter posee un átomo de oxígeno común a dos átomos de 
carbono. Su hibridación es del tipo sp3 con dos pares de electrones en un par de 
orbitales híbridos, tal y como lo describe la representación de la figura No. 14. 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 17 
 
 
 
Figura No. 14. Molecula de un éter donde se encuentran representados los electrones del 
oxígeno. 
 
Los tioéteres tienen una estructura similar. Este grupo funcional le confiere a las 
moléculas muy poca reactividad. Los carbonos unidos al oxígeno de un éter 
presentan escasa reactividad. 
 
1.7.3 Grupo funcional amino. (-NH2, -NHR, NR2) 
 
Así como los alcoholes pueden ser considerados como derivados del agua, las 
aminas podemos considerarlas como derivadas del amoníaco en el cual los 
hidrógenos han sido sustituidos por grupos alquilo o arilo, como se muestra en los 
tres ejemplos a continuación. 
 
N
H
H H NH H
CH3
NH
C2H5
C6H5
Amoniaco metil amina feniletil amina 
 
El reemplazo de un hidrógeno en el amoníaco genera una amina primaria, de dos 
hidrógenos, una secundaria y de los tres hidrógenos, una terciaria. 
 
Todas son básicas debido al par de electrones no compartidos sobre el nitrógeno. 
 
amina primaria
CH3
CH3
CH3NCH3N
H
H CH3NH
CH3
amina terciariaamina secundaria 
 
El nitrógeno en las aminas, que se muestran arriba, presentan una hibridación del 
tipo sp3, y el par de electrones no compartidos está en uno de esos cuatro orbitales 
híbridos sp3, como se describe en la figura No. 15. 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 18 
 
 
Figura No. 15. Distribucion de los 5 electrones del nitrógeno con hibridación sp3. 
 
Nótese en la figura, que el par de electrones apareados en el orbital superior están 
muy disponibles. 
 
Esto quiere decir, que están expuestos al ataque de un electrófilo (alquilo) para 
formar una sal de amonio cuaternaria, tal y como queda descrito en la 
representación de la figura No. 16. 
 
amonio cuaternario
E CH3NH
CH3
amina secundaria
H
CH3
CH3N
E
 
 
Figura No. 16. Una amina secundaria y la formación de la sal cuaternaria. 
 
Cuando el grupo funcional -NH2, esta unido a un anillo aromático como el benceno, 
da lugar a la familia de las anilinas. Las anilinas también son sustancias químicas 
básicas, sin embargo, estas son mucho menos básicas que aquellas de cadena 
abierta y saturada. La disminución de esta propiedad en las anilinas se debe a que 
el par de electrones solitarios del nitrógeno pueden deslocalizarse, viajando al 
interior del anillo aromático y por lo tanto no estar muy disponibles frente al ataque 
de un electrófilo. 
 
1.7.4 Grupo funcional halógeno. (-X), donde X = -F, -Cl, -Br, -I 
 
Cuando a los hidrocarburos alifáticos o aromáticos, se les reemplaza uno de sus 
hidrógenos por un halógeno, forman la familia de los halogenuros de alquilo o arilo 
respectivamente. Ya se sabe que los átomos de carbono en los halogenuros de 
alquilo presentan una estructura tetraédrica, es decir mantienen una hibridación sp3 
y la unión C-halógeno es simplemente la combinación de uno de los orbitales del 
carbono con un orbital híbrido del halógeno, como lo describe la figura No. 17. 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 19 
 
 
 
Figura No. 17. En esta figura puede verse la distribución de los siete electrones de valencia 
del halógeno en este caso el fluor con los orbitales híbridos. El electrón solitario le permite 
formar el enlace covalente con el orbital híbrido sp3 del carbono. 
 
El enlace formado entre estos dos átomos posee carácter dipolar, debido a que 
todos los halógenos son más electronegativos que el carbono. Su polo positivo 
estará siempre sobre el carbono, quedando entonces este átomo expuesto al ataque 
de un nucleófilo. 
 
1.7.5 Grupo funcional carbonilo. (C=O). 
 
Los aldehídos y las cetonas son compuestos que se caracterizan por poseer este 
grupo funcional. 
 
Su estructura contempla un átomo de carbono con hibridación sp2 que puede 
formar dos enlacessigma con dos radicales alquilo o arilo en las cetonas o con un 
hidrógeno y un alquilo o arilo, en los aldehídos. El tercer orbital sp2 del carbono 
forma un enlace sigma con el oxígeno. Vea la figura No. 18, que describe esta 
acción. 
 
 
Figura No. 18. Estructura del grupo carbonilo en un aldehído, donde el carbono esta unidos 
al oxigeno mediante un doble enlace, uno  y otro . 
 
Como se puede ver, el átomo de oxígeno, el de carbono del grupo funcional, el 
hidrógeno y el primer carbono del alquilo están en el mismo plano. Los ángulos que 
forman los enlaces que salen del carbono carbonílico tienen un angulo de 120º. 
 
F C
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 20 
 
Perpendicularmente a este plano, están los orbitales 2p tanto del carbono como del 
oxígeno. Estos se mezclan para formar el segundo enlace de tipo  en el grupo 
funcional. 
 
Siendo el oxígeno más electronegativo que el carbono, atrayendo fuertemente los 
electrones del enlace  hacia sí, por lo que este enlace está polarizado, de la forma 
como lo describe la figura No. 19. 
 
 
 
Figura No. 19. Polarizacion permanente del grupo carbonilo, debido a la mayor 
electronegatividad del atomo de oxigeno frente al del carbono. 
 
De esta manera, el átomo de carbono deficiente electrónicamente, puede reaccionar 
con bases o nucleófilos, lo que concuerda con las propiedades químicas observadas 
en este grupo funcional. Por otro lado, los dos pares de electrones no compartidos 
del oxígeno, más los electrones  del doble enlace C=O, le otorgan al oxígeno un 
cierto carácter básico muy débil pero lo suficiente como para protonarse en un 
medio ácido fuerte. (H2SO4). 
 
1.7.6 Grupo funcional carboxilo. (-COOH). 
 
El grupo funcional carboxilo, caracteriza a una familia de compuestos orgánicos 
llamada ácidos carboxílicos. 
 
El átomo de carbono de este grupo tiene una hibridación sp2 y usa sus tres orbitales 
híbridos para formar un enlace sigma con el oxígeno del grupo –OH, el otro para 
formar un enlace  con un hidrógeno o radical alquilo o arilo, y por último, el tercer 
orbital para formar el enlace  con el oxígeno del carbonilo presente en este grupo. 
El orbital restante 2p de este carbono se combina con un orbital 2p del oxígeno 
para formar el enlace  (C-O) del grupo carbonilo tal y como se describe en la figura 
No. 20. 
 
Figura No. 20. Descripcion del grupo carbonilo, clásico de los acidos orgánicos. 
C
O H
O
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 21 
 
Este grupo tiene la particularidad de disociarse fácil y reversiblemente en un anión 
carboxilato y un protón, como lo describe el equilibrio, que se expone en la figura 
No. 21. 
 
Figura No. 21. Disociación del grupo carbonilo. 
 
Esta propiedad que muestra el grupo carboxilo se debe a grandes rasgos, a que los 
electrones del oxígeno cargado (el que perdió el protón) y el que no lo tiene, 
pueden repartirse ahora entre los dos átomos de oxígeno y el carbón, es decir, el 
anión formado puede ser imaginado como dos estructuras que difieren solo en la 
distribución de los electrones, como se puede apreciar en la figura No. 22. 
 
Figura No. 22. Distribucion electrónica del anion del grupo carboxilo. 
 
La deslocalización de la carga sobre ambos oxígenos disminuye la atracción del 
anión por el protón y por lo tanto el grupo carboxilo podrá desprenderse fácilmente 
del protón. 
 
Como se comento al principio de este reporte, las reacciones polares pueden ser 
entre otras: de adición, eliminación, sustitución y reordenamiento o transposición. 
La adición de Br2 a un doble enlace, es un ejemplo típico de una reacción polar, la 
nitración de benceno o tolueno o la bromación del benceno, también son ejemplos 
de una reacción polar. 
 
1.8 Compuestos que presentan más de un grupo funcional. 
 
En el caso de que varias funciones estén presente en una misma estructura 
organica, se deberá establecer una prioridad entre ellas para ver cual es la función 
principal, la que nos dirá a que familia química pertenece el compuesto en estudio, 
y los restantes grupos funcionales pasarán a ser solo sustituyentes. Por ejemplo, si 
en un compuesto orgánico está presente el grupo funcional –COOH y un grupo –OH, 
entonces el grupo carboxílico tendrá preferencia sobre el grupo hidróxilo, y el 
compuesto en estudio será un ácido carboxílico hidroxilado, como el caso del ácido 
3-hidroxibutanóico que se muestra a continuación. 
C
O H
O O
O
C
+ H
C
O
O O
C
O
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 22 
 
OH
O
OH
 
 
Para tener un punto de referencia en la tabla No. 2. Encontrará desglosadas las 
funciones más comunes en la química orgánica. 
 
Orden de 
prioridad 
Grupo 
funcional 
Fórmula Prefijo Sufijo 
1ª Ac. Carboxílico -COOH carboxi- -carboxílico –oico 
2ª Ac sulfónico -SO3H sulfo- -sulfónico 
3ª Ester -COOR alcoxicarbonil- -oato de alquilo 
4ª Haluro de ácido -COX halógenoalcanoil halogenuro de -oilo 
5ª Amida -CONH2 carbamoil- -amida 
6ª Nitrilo -CN ciano- -nitrilo 
7ª Aldehído -CHO formil- -al 
8ª Cetona -CO- oxo- -ona 
9ª Alcohol -OH hidroxi- -ol 
10ª Amina -NH2 amino- -amina 
11ª Éter -O- oxa- -éter 
12ª Alqueno C=C alquenil- -eno 
13ª Alquino CC alquinil- -ino 
14ª Halógeno -X halo- 
15ª Rad. Alquílico -R alquil- -ano 
16ª Nitro -NO2 nitro 
 
Tabla No. 2. Grupos funcionales más representativos en la química orgánica. 
 
1.9 Equilibrio vs velocidad en las reacciones orgánicas. 
 
Hablar de equilibrio es poner en una balanza (imaginaria) la estabilidad de los 
productos y los reactivos para ver hacia donde se inclinó. Lógicamente que aquella 
estructura más estable pesará más y hará descender más el platillo de la balanza. 
Por otro lado, el concepto de equilibrio es un término atemporal (independiente del 
tiempo). Al hablar de equilibrio, solo interesa medir la energía de los productos y 
entonces compararla con la de los reactantes. Todo aquello que pudiese suceder en 
la transformación de los reactivos a productos es irrelevante. La cuantificación del 
equilibrio puede hacerse sumando las energías de los enlaces que se rompen y 
restándole las energías de los enlaces que se forman. [6] 
 
Por otro lado, la velocidad de una reacción es un concepto muy diferente. Tiene que 
ver con cuanto demora en transformarse un reactivo en producto. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 23 
 
Ambos conceptos (velocidad y equilibrio) están relacionados en la descripción de 
como sucede una reacción, es decir, como se rompen y forman los enlaces 
(equilibrio) y en la secuencia y rapidez de como estos enlaces involucrados se van 
transformando (velocidad), además, en que concentración están los reactivos y 
productos, etc. Si a estos dos conceptos fundamentales, le sumamos la descripción 
de la forma en que evoluciona una reacción, obtenemos lo que se conoce en la 
química como mecanismo de reacción. 
 
Se define entonces como mecanismo de reacción, a la descripción total vinculada 
y completa de como sucede una transformación química entre, reactivos, 
intermediarios, estados de transición y las variaciones energéticas entre las 
diferentes especies químicas involucradas, asi como el tiempo que demora cada una 
de estas transformaciones hasta concluir en los productos. 
 
1.9.1 Equilibrio de reacción. 
 
No hay ninguna reacción química que se realize en un 100%. Siempre habrá, a 
cualquier temperatura y no importa cuanto tiempo transcurra, algo de reactivos y 
productos coexistiendo simultáneamente en un equilibrio dinámico y atemporal. 
 
En un esquema general, al mezclar dos especies químicas A y B en un reactor 
adecuado en las proporciones a y b respectivamente, se llegará finalmente en algún 
momentoposterior, a ese equilibrio con especies nuevas C y D, producto de la 
interacción y transformación de las sustancias originales, en las proporciones 
estequiométricas c y d, tal y como queda descrito en la siguiente ecuación. 
 
aA +bB cC + dD 
 
Así, que el equilibrio para este sistema quedara definido como: 
 
 
K = eq
DC
BA
c d
a b
 
 
Si Keq, que es la constante de equilibrio a una determinada temperatura es mayor 
que 1, el equilibrio estará desplazado hacia la derecha, y la reacción ocurrirá en una 
cierta magnitud alcanzando una mayor concentración de productos que reactivos en 
un tiempo determinado. Prácticamente, se considera que la reacción es completa sí, 
Keq es mayor o igual a 103. La reacción ocurrirá, de izquierda a derecha, sí y solo sí, 
la energía de los productos es menor que la de los reactivos y al ir desde reactivos a 
productos, hay liberación de energía por parte del sistema. Se define entonces 
como equilibrio espontáneo si la diferencia de energía entre el estado inicial y final 
es negativa, es decir, el sistema libera energía y por lo tanto será una reacción 
exotérmica. Si el sistema requiere de energía del medio para alcanzar el equilibrio, 
entonces al proceso se le denominara endotérmico. En ambos casos no se 
considera lo que ocurre durante la transformación entre reactivos y productos, la 
figura No. 22, nos muestra de una manera burda, estos fenómenos. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 24 
 
 
 
 
Figura No. 22. Forma en la que una reacción puede intercambiar energía con el medio. 
 
La relación matemática entre la constante de equilibrio Keq y la diferencia de energía 
Eº = Gº entre productos y reactantes es: 
 
Eº = Gº = - RT Ln Keq (donde Gº es la energía libre de reacción) 
 
En esta ecuación, R = 1,986 cal / K°mol (constante de los gases) y T = tc + 273 ºC 
(temperatura absoluta en grados Kelvin). El logaritmo utilizado es el natural. 
 
También la Gº, puede relacionarse directamente con el calor de reacción Hº 
mediante la siguiente expresión: 
 
Gº = Hº - TSº 
 
Aquí, Hº mide el calor de reacción resultante del balance energético de los enlaces 
que se forman y rompen durante la transformación. 
 
Sº mide el cambio entrópico o grado de desorden del sistema al ir desde reactivos 
a productos. Así por ejemplo, si en una reacción a partir de un mol de reactivo se 
producen dos moles como productos, habrá un incremento de entropía ya que se ha 
generado una mayor cantidad de partículas en el sistema y por lo tanto un mayor 
desorden y por lo tanto Sº será positivo. 
 
Despejando Keq de la expresión de ΔGº que está renglones atras se obtiene que: 
 
Keq = e-dGº/RT 
 
Para los propósitos de cálculo, en todas estas expresiones matemáticas se estima 
usualmente que la energía libre de reacción Gº es aproximadamente igual al calor 
de reacción Hº, esto es, si se considera que el cambio entrópico Sº  0, el que en 
general es muy pequeño comparado con las otras magnitudes involucradas. Visto 
de esta manera, el término TSº = 0, lo que resulta ser una buena aproximación, y 
así entonces considerar al calor de reacción Hº como una buena representación de 
la energía libre Gº 
 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 25 
 
1.9.2 Velocidad de reacción. 
 
¿Una reacción es rápida o lenta? Sabemos que si la constante de equilibrio Keq > 1, 
entonces una cierta cantidad de los reactivos se han transformando en productos, 
pero ¿a qué velocidad ha ocurrido esta transformación? 
 
Para que una reacción ocurra en un tiempo finito, deben ocurrir varios hechos 
importantes. 
 
Para visualizar esto, tomemos como ejemplo, la reacción de sustitución del cloro en 
el cloruro de metilo por el grupo OH-, como se puede ver en la representación de la 
figura No. 23. 
 
Figura No. 23. Sustitucion de un cloro por un grupo hidroxilo. 
 
El nucleófilo o especie química -OH rica en electrones, debe chocar con la energía 
cinética suficiente, y por detrás del átomo de carbono centro de reacción que está 
unido al átomo de cloro que es más electronegativo, además, debe llevar la 
dirección correcta para que sea efectiva. Si el choque ocurre así, entonces se 
formará una estructura hipotética e inestable llamada estado de transición o 
complejo de transición, de alta energía, (que se simboliza con una cruz de doble 
barra.) Esta estructura es hipotética ya que nunca ha sido posible aislarla. La teoría 
la supone como una estructura necesaria para explicar las transformaciones que se 
llevan a cabo en una reacción, al representar el denominado mecanismo de 
reacción, como se describe en la exprecion de la figura No. 24. 
= C
H
ClHO
H H
 
 
Figura No. 24. Estado o complejo de transición en una reacción de sustitución nucleofilica. 
 
Simultáneamente a esta serie de acontecimientos, sigue la salida del cloro como 
cloruro (llevandose el par de electrones que lo mantenían unido al carbono). 
 
Los químicos han ideado una manera de representar esta sucesión de hechos y que 
describen de manera clara lo que sucede en una reacción. La descripción de cómo el 
nucleófilo atacante se va aproximando al reactivo (átomo de carbono centro de 
reacción), genera una serie de cambios energéticos que hace que el ataque siga 
siempre un camino de mínima energía. 
 
HO C Cl
H
H
H
+ C
H
H
H
HO + Cl
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 26 
 
Si se colocan en la ordenada de un gráfico las variaciones de la energía involucrada 
y en la absisa las variaciones de las distancias entre los átomos involucrados, se 
obtiene un gráfico bidimensional que se conoce como curva de energía potencial 
o perfil de energía de la reacción. Entonces, en la ordenada van colocadas las 
variaciones energéticas y en la absisa estáran las variaciones de las distancias 
interatómicas que se conoce como coordenada de reacción, lo que representa el 
paso a paso del progreso de una reacción específica, la figura No. 25, describe 
adecuadamente estos conceptos. 
 
 
Figura No. 25. Descripcion de los pasos más significativos en el desarrollo de una reacción y 
su interpretación. 
 
Aquí, R son los reactivos; P los productos; T es el estado de transición o complejo 
activado; Ea es la energía de activación; H es el cambio de entalpía o calor de 
reacción que resulta del balance energético de la formación y ruptura de los enlaces 
involucrados, la que si es negativa o menor que cero, significa que la reacción es 
exotérmica. 
 
Para este caso, la curva tiene un solo máximo, esto quiere decir que es una reacción 
en una sola etapa. (El número de máximos en un perfil de reacción indica el número 
de etapas que en ella se implican) De ahí, que en el tope de la curva, se ubica una 
especie química altamente inestable, llamada complejo activado o estado de 
transición (T). La diferencia de energía Ea, es la energía de activación. Esta se 
define como la diferencia energética que hay entre los reactivos y el máximo de la 
curva. Este máximo de energía mide la dificultad extrema que tienen los reactivos 
en esa etapa para transformarse en productos. 
 
Existen reacciones con muchas etapas. Por ejemplo la transformación de terbutanol 
en cloruro de terbutilo, que es una reacción que se realiza en tres etapas, como lo 
describen las secuencias de la figura No. 26. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
T
P
R
E
coordenada de reacción
dH < 0
Ea
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 27 
 
1.- (CH3)3C OH + HCl (CH3)3C OH2 + Cl 
2.- (CH3)3C OH2 (CH3)3C + H2O
3.- (CH3)3C + Cl (CH3)3C Cl
1
2
3
 
 
Figura No. 26. Secuencia de reacciones en la transformación del terbutanol encloruro de 
terbutilo. 
 
Esta reacción va a presentar en un gráfico de energía potencial de reacción tres 
máximos, es decir, implica tres etapas y tres complejos activados en el curso de la 
reacción. Tiene además dos valles marcados como I1 y I2 que representan especies 
intermediarias eléctricamente cargadas (cationes o aniones), o especies sin carga 
como pueden ser por ejemplo los radicales libres. Son estructuras difícilmente 
aislables por su alto contenido en energía, la que es intermedia entre productos o 
reactivos y los complejos activados, tal y como se puede apreciar en el grafico de la 
figura No. 27, la que describe estos hechos. 
 
 
 
Figura No 27. Gráfico de energía potencial de reacción de tres etapas. 
 
En este ultimo gráfico, Reac. Representa a los reactivos; Prod. A los productos; 
T1, T2 y T3 son los complejos activados o estados de transición de la reacción; I1 
e I2 son los intermediarios; Ea la energía de activación y H es el calor de reacción 
o entalpía de reacción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E
coordenada de reacción
T1
T2
T3
Reac.
Prod.
Ea
dH
I1
I2
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 28 
 
1.10 Estados de transición para una reacción en tres etapas. 
 
Corresponden al igual que antes, a los máximos de la curva E / (coordenada de 
reacción.) Se caracterizan, en que son estructuras hipotéticas de alta energía, 
imposible de aislar y porque en ellas hay siempre formación o ruptura de enlaces. 
Para este ejemplo, las tres estructuras correspondientes a los máximos pueden ser 
representadas por las especies que se están representando en la figura No. 28: 
(Nótese que en cada una de estas estructuras, hay enlaces (punteados) que se 
están formando o rompiendo). 
(CH3)3C OH
1
3
2
H
Formación
Ruptura
Formación
(CH3)3C OH2
(CH3)3C Cl
 
 
Figura No. 28. Las tres etapas de transición, con las posibles especies formadas en la 
reacción de tres etapas. 
 
1.11 Intermediarios para la reacción en tres etapas. 
 
Estos están situados en los mínimos de la curva de energía, entre los reactivos y los 
productos, a lo largo de la coordenada de reacción. Son especies cargadas (aniones 
o cationes) o también pueden ser moléculas neutras como lo es un radical libre. Son 
muy reactivos y por lo tanto difíciles de aislar. 
 
En la reacción del ejemplo, hay dos intermediarios I1 e I2, y su estructura 
corresponde a los iones, que se describen en la figura No. 29. 
 
(CH3)3C
(CH3)3C OH2 I1 =
I2 =
 
 
Figura No. 29. Intermediarios I1 e I2 
 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 29 
 
1.12 Energía de activación Ea 
 
Esta energía corresponde en el gráfico, a la diferencia que se muestra entre la cima 
más alta que tiene el mayor valor de energía y la energía de los reactivos. Controla 
la velocidad de la reacción. A mayor Ea, más lenta es la reacción. Todas las 
reacciones tienen una etapa lenta que está asociada a este máximo de energía. Si 
esta es menor a 20 Kcal/mol, la reacción se producirá gracias a la temperatura 
ambiente que rodea al sistema y esa le bastará para sobrepasar la barrera Ea, en 
caso contrario habrá que suministrarle la energía necesaria en forma de calor para 
que pueda proceder. Las otras etapas también tienen su propia energía de 
activación, pero, estas son irrelevantes en lo que se refiere al control de la velocidad 
de reacción ya que al ser menores, son todas más rápidas que la principal. 
 
Generalizando y resumiendo, se puede decir que: 
 
1.- El número de etapas en una reacción está representado en el gráfico Gº / 
coordenada de reacción, por el número de cimas. 
 
2.- El máximo mayor corresponde a la energía de activación, Ea, y es la etapa más 
lenta de la reacción. 
 
3.- Esta energía, controla por lo tanto la velocidad de la reacción. La mayoría de las 
reacciones orgánicas tienen energías de activación entre 10 y 30 kcal/mol. Por 
debajo de las 20 kcal/mol, las reacciones son espontáneas y exotérmicas a 
temperatura ambiente, las restantes deben ser ayudadas con calor para que los 
reactivos puedan rebasar la barrera de la energía de activación, aun cuando sean 
reacciones exotérmicas. 
 
4.- Los mínimos de la curva, son los intermediarios (cationes, aniones o radicales 
libres). 
 
5.- Los intermediarios, son especies con energía relativamente baja, pero de mayor 
energía que los reactivos y los productos pero menor que la de los estados de 
transición. Algunos de ellos han podido ser aislados como es el ejemplo mostrado 
en la figura No. 30, que representa a el catión trifenilmetano, que no existe por si 
solo, sino que es el contraión de una sal. 
 
 
 
Figura No.30. Este corbocatión es muy estable gracias a la posibilidad que tiene de dispersar 
la carga en todos los anillos y puede ser aislado como una sal. 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 30 
 
6.- Si la diferencia de energía entre productos y reactivos es menor que cero, la 
reacción es exotérmica. Y si esta diferencia es mayor que cero, entonces la reacción 
es endotérmica, tal y como se describió en la figura No. 22. 
 
En resumen podemos decir hasta este punto que es necesario conocer, identificar y 
clasificar las reacciones que se realizan dentro de las síntesis orgánicas, para asi 
poder tener una visión más amplia de lo que a continuación deseamos exponer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 31 
 
CAPITULO 2. 
 
Reacciones destacadas con multicomponentes. 
 
2.1 Condensación De Biginelli 
 
La condensación original de Biginelli [7] implica una reacción de aldehídos, con urea 
y β-ketoesters bajo condiciones fuertemente ácidas para generar 3,4-
dihidropirimidin-2-onas que muy a menudo se obtienen con muy bajos rendimientos 
cuando se emplean aldehídos aromáticos, alifáticos y substituidos. Varias 
modificaciones y mejoras han dado lugar a procedimientos más suaves y más 
eficientes, junto con el apoyo de catalizadores. [3] 
 
Una síntesis eficiente de derivados de la 3,4-dihidroprimidin-2(1H)-ona ha sido 
descrita por Tu y sus compañeros de trabajo [8] bisulfato de potasio [9] como 
promotor en una solución de glicol se empleo para la reacción de Biginelli, como se 
puede apreciar en la descripción de la reacción No. 1. Y puede ser aplicado no 
solamente a los compuestos 1,3-dicarbonilicos de cadena abierta, también es 
extensivo a los compuestos 1,3-dicarboxilicos cíclicos. Los compuestos bifuncionales 
que contienen dos unidades de dihidropirimidinona también se han sintetizado 
usando isoftalaldehído y tereftalaldehído. 
 
 
Reacción No. 1. Una reacción típica de Biginelli. 
 
Salehi y Guo [10] han reportado una síntesis sencilla y eficiente catalizada con 
bromuro de magnesio en una sola etapa de dihidropirimidinonas sin el uso de 
disolventes, en la reacción marcada con el No. 2, se describe el ejemplo citado. 
Además β-cetoesteres y β dicetonas también se han empleado, asi como tiourea/N- 
metilurea también se han utilizado para formar las dihidropirimidinonas 
correspondientes, que son también materiales de partida de mucho interés desde 
un punto de vista biológico por su actividad mostrada. 
 
 
 
Reacción No. 2. Una reacción de Biginelli, con β-dicetonas. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 32 
 
Una síntesis catalizada con cloruro de niobio (V), muy eficiente para la obtención 
también de 3,4-dihidropirimidinonas ha sido descrita por Yadav y colegas de trabajo 
[11] via una reacción de condensación de un aldehino, un β-ceto éster, y urea o 
tiourea, realizadaa temperatura ambiente, la reacción marcada con el No. 3, 
describe esta preparación. El estudio de esta reacción usando otros ácidos de Lewis 
como; cloruro de indio(III), cloruro de cerio(III), cloruro de gadolinio(III), cloruro 
de tantalo(V) y cloruro de itrio(III) reveló que el cloruro de niobi (V) es el adecuado 
para ser considerado como el mejor en términos de tiempo de conversión y de 
reacción. La otra ventaja de este catalizador es que la reacción se realizó a 
temperatura ambiente, en contra de otros ácidos de lewis que requirieron de 
temperatura, reflujo y en mayor tiempo. El mismo grupo también ha descrito [12] 
una nueva reacción de Biginelli donde se emplea L-prolina como catalizador de la 
reacción, bajo condiciones sin disolvente. Las ventajas aquí son los cortos tiempos 
de reacción bajo condiciones sin disolvente y a temperatura ambiente, con la 
participación también de β-dicetonas en la reacción. El uso del clorhidrato del éster 
metílico de la L-proline como catalizador para la preparación de estas 
dihidropirimidinonas vía una reacción de Biginelli ha sido estudiada ampliamente por 
Mabry y Ganem [13]. 
 
Reacción No. 3. Reacción de biginelli, catalizada con pentacloruro de niobio. 
 
Sun y colaboradores [14], han reportado un protocolo, donde se manifiesta el uso 
de cloruro de zinc, como catalizador, sin disolvente para la preparación de 3,4-
dihidropirimidin-2(1H)-onas, mediante la condensación de un aldehído, un 
compuesto 1,3-dicarbonilico y urea o tiourea a 80 °C con tiempos de reacción más 
cortos, la reacción descrita con el No. 4, describe este protocolo. La característica 
importante de este método es que el 2-furaldehído generó los productos deseados 
con un rendimiento del 94-95% en tan solo 10 minutos, con rendimientos bastante 
bajos. El uso de sulfamato de zinc como catalizador para la preparación en una sola 
etapa de estos compuestos vía una reacción de condensación de aldehídos 
aromáticos, β-ceto ésteres y urea (o tiourea) a reflujo en etanol ha sido descrita con 
mucho acierto también por Zhang y Li [15]. 
 
 
Reacción No. 4. Reacción de Biginelli, catalizada con ZnCl2. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 33 
 
La preparación y caracterización de una serie de once metansulfonatos de metales 
de transición como; [Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), La(III), Ce(III), 
Pr(III), Nd(III), Yb(III)] y su comportamiento catalítico en la reacción de 
condensación de Biginelli con aldehídos, compuestos 1,3-dicarbonilicos, urea en 
etanol absoluto a la temperatura de reflujo ha sido investigada por Wang y colegas 
[16] el estudio revelo que a excepción del metansulfonato de Mn(II), la actividad de 
los otros diez metansulfonatos solo muestran buenos efectos catalíticos pero nada 
que valga la pena. Con el metansulfonato de Zn (II) como catalizador, las 
reacciones fueron logradas totalmente en tiempos que iban de 0.3 a 2 horas. 
 
El empleo de cloruro de titanio (IV) como catalizador para la síntesis en una sola 
etapa de 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-onas y tionas ha sido reportado por Nagawade 
y colegas para una reacción de condensación de un aldehído, un compuesto 1,3-
dicarbonilico y urea (o tiourea), [17]. 
 
Sistemas catalíticos combinados como por ejemplo; cloruro de litio, cloruro de 
estaño [18] y cloruro cúprico, cloruro de litio [19], han sido propuestos por Rao 
para la síntesis de 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-onas mediante una reacción de 
condensación de Biginelli. Cepanec y compañeros de trabajo [20] han reportado el 
uso de cloro/tetraetil ortosilicato férrico como un sistema catalítico eficiente en la 
reacción de Biginelli con aldehídos, ésteres del acetoacetato y urea para producir 
dihidropirimidinonas. 
 
El trimetilsilil triflate (1mol %) medió la reacción de policondensación en una sola 
etapa entre aldehídos, β-ceto ésteres y urea a temperatura ambiente en acetonitrilo 
con tiempos de reacción más cortos, esto ha sido descrito por Bose y colegas [21], 
la reacción marcada con el No. 5 describe esta aseveración. Usando este 
procedimiento, el mitotico kinesinegico Eg5, un inhibidor de monastrol, ha sido 
preparado con rendimientos del 95% en un tiempo de 15 minutos. Un mol de 
trietilsilil triflato se puede utilizar también como catalizador en acetonitrilo a 
temperatura ambiente. Ghosh y colegas han reportado la síntesis en una sola etapa 
de 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-onas usando el triflato de indio (III) (2 mol%) como 
catalizador [22]. El uso del triflate de estroncio (II) como catalizador reutilizable 
también ha sido descrito por Su y compañeros para la reacción de Biginelli bajo 
condiciones sin disolvente [23]. 
 
 
Reacción No. 5. Reacción de Biginelli, catalizada con triflatos. 
 
El uso de iodo como catalizador en la síntesis de una sola etapa de 3,4-
dihidropirimidin-2(1H)-onas se ha encontrado en reportes científicos [24] como una 
reacción de Biginelli catalizada con cloruro de cadmio, también se ha encontrado 
donde Jenner [25] observo el efecto de la presión alta en las reacciones de Biginelli. 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 34 
 
Un protocolo simplificado basado en el concepto de la química verde para la 
reacción de Biginelli catalizada con el ácido p-toluensulfonico ha sido desarrollado 
por Bose y colegas [26] y la reacción No. 6, describe este desarrollo. Esta técnica es 
conveniente, recupera tiempo y también es útil para operaciónes a la escala de los 
kilogramos. El mismo grupo también ha reportado [27] la preparación a gran escala 
de dihidropirimidinonas vía medios bifásicos a base de agua en la reacción, cuando 
se usa ácido p-toluensulfonico como catalizador. Este procedimiento es útil en 
programas de desarrollo de proceso. Jin y colegas [28] han conseguido una síntesis 
eficiente catalizada con acido metansulfonico en una sola etapa de 3,4-
dihidropirimidin-2(1H)-onas de aldehidos, β-ceto ésteres y urea en etanol. 
 
 
Reacción No. 6. Reacción de Biginelli, catalizada con acido p-toluensulfonico. 
 
Una muy eficiente síntesis de 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-onas 5-unsubstituted ha 
sido publicada por Wang y colegas [29] vía una reacción de ciclocondensación de 
Biginelli catalizada con fierro(III), urea, aldehídos y cetonas en acetonitrilo. La fácil 
preparación de estos compuestos por condensación en una sola etapa con aldehídos 
urea y cetonas enolizables, se describe con claridad en la reacción No. 7, esto ha 
sido reportado por Sandhu y colegas, en donde describen el uso de cloruro de 
aluminio (III) y yoduro de potasio en un sistema que usa acetonitrilo bajo 
condiciones de reflujo [30]. Algunas combinaciones de sistemas catalíticos también 
se han estudiado y fuera de éstos, la combinación más eficiente es la descrita antes 
para el sistema yoduro de potasio y cloruro de aluminio (III). 
 
 
Reacción No. 7. Reacción de Biginelli, catalizada con Yodo y Aluminio. 
 
Martins y colegas [31], han descrito la síntesis en una sola etapa de una serie de 
tetrahidropirimidinonas triclorometiladas vía una reacción de condensación del tipo 
Biginelli con compuestos clorinados 1,3-dicarbonilicos y aldehídos aromáticos con 
urea (o tiourea) usando bromuro de indio (III) como catalizador. 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 35 
 
Han y compañeros de trabajo [32] han conseguido con el uso del trimetilsilil cloruro 
(TMSCl) como reactivo adecuado y eficiente en la condensación de una sola etapa 
con aldehídos, compuestos 1,3-dicarbonilicos y urea (o tiourea) a temperatura 
ambiente producir las dihidropirimidinonas correspondientes, la reacción No. 8 
describe esta aseveración. Las ventajas son sencillas solo implican un trabajo que 
detalla solo acciones de filtración, y aldehídos alifáticos también mostraronla 
generación de productos con buenos rendimientos. El mismo grupo también ha 
logrado en una reacción de tipo Biginelli de condensación de cicloalcanonas, urea (o 
tiourea), y aldehinos con la ayuda de TMSCl como un catalizador ácido de Lewis y 
también la síntesis de dos familias de compuestos heterobiciclicos y spiro-
heterobiciclicos fusionados. [33] Una reacción de Biginelli catalizada con 
Iodotrimetilsilano con cetonas, aldehídos y urea para la preparación de 3,4-
dihidropirimidin-2(1H)-onas, también se ha reportado [34]. 
 
 
Reacción No. 8. Reacción de Biginelli, catalizada con TMSCl. 
 
Khodaei y colegas [35], han conseguido usar el bisulfato de aluminio como 
catalizador para la síntesis de 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-onas vía una reacción de 
condensación de aldehídos aromaticos, β-ceto ésteres y urea (o una tiourea) en 
metanol bajo condiciones sin disolvente (aquí quisiéramos hacer una acotación, no 
es posible reportar una reacción dentro de la química verde en una reacción sin 
disolvente, si se reporta como disolvente metanol, también a los extranjeros se les 
va el avión). Otro grupo también ha preparado estos productos usando el nitrato del 
bismuto pentahidratado [36] como catalizador para la reacción de condensación de 
un aldehido aromático, urea, y un β–ceto éster o una β-dicetona bajo condiciones 
sin disolvente. Este si es un protocolo verde para la síntesis de estas 
dihidropirimidinonas donde se combinan un aldehído y un compuesto β–
dicarbonilico, junto al bisulfato de aluminio, urea (o tiourea) bajo condiciones sin 
disolvente. 
 
Rajitha y colegas han publicado el uso de un subnitrato de bismuto y perclorato del 
óxido de bismuto en una reacción catalizada de Biginelli para la preparación de 3,4-
dihidropirimidinonas. [37] El mismo grupo también ha reportado [38] reacciones de 
condensación en una sola etapa de aldehídos, β–ceto ésteres y urea o tiourea 
usando dicloruro de cobre de la dipiridina como catalizador, tal y como se describe 
en la reacción No. 9. En ambos métodos, no fueron utilizados aldehídos alifáticos 
para la reacción que genera las dihidropirimidinonas correspondientes. 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 36 
 
 
 
Reacción No. 9. Reacción de Biginelli, catalizada con un compuesto de cobre. 
 
Han y compañeros de trabajo [39] han conseguido que con el uso del yoduro de 
samario como catalizador es una eficiente síntesis en una sola etapa de 
dihidropirimidinonas vía una reacción de Biginelli bajo condiciones sin disolvente, tal 
y como se describe en la descripción de la reacción No. 10. Sin embargo, los 
rendimientos observados fueron bajos, sobre todo en el caso del cinamaldehído y de 
aldehídos hidroxi y metoxi sustituidos. Los efectos estéricos son los responsables 
directos en el rendimiento sobre todo en el caso de aldehídos alifáticos, como es el 
caso de la reacción con el acetoacetato de etilo y la urea. 
 
 
 
Reacción No. 10. Reacción de Biginelli, catalizada con yoduro de samario. 
 
Una síntesis de una sola etapa de 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-onas bajo condiciones 
sin disolvente ha sido desarrollada empleando cloruro de rutenio (III) por De y 
Gibbs [40] como catalizador, como se expresa en la reacción No. 11. Usando este 
procedimiento, monastrol, un inhibidor mitotico de la proteína kinesin Eg5, un 
poderoso ingrediente anticáncer, fue obtenida con un rendimiento del 89% en 65 
minutos. El mismo grupo también ha reportado [41] el uso de triflato de 
escandio(III) como catalizador reutilizable en la preparación de estos compuestos 
vía una reacción de Biginelli, entre un aldehído, un β-ceto éster y urea, todo el 
sistema a reflujo en acetonitrilo. 
 
Reacción No. 11. Reacción de Biginelli, catalizada con tricloruro de rutenio. 
 
Nuevas dihidropirimidinonas que contienen boro han sido preparados por Blacquiere 
y colegas [42] vía una reacción de adición de derivados de los ácidos 
formilfenilboronicos a urea y etil acetoacetato en ausencia de un catalizador ácido 
de Lewis adicional. 
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LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 37 
 
2.2 Reacción De Mannich. 
 
La formación de compuestos β-aminocarbonilicos (bases de Mannich) generados de 
la reacción entre un compuesto activo del metileno con formaldehído y una amina 
primaria fueron primeramente obtenidos por Mannich. [43] su uso en la síntesis de 
numerosos productos farmacéuticos y naturales, asi como los mas recientes 
progresos sobre esta reacción son bastante significativos. 
 
Ollevier y Nadeau [44a] han descrito en sus trabajos que empleando triflato de 
bismuto, como catalizador en una reacción tipo Mannich de aldehídos, anilinas y los 
éteres silil enólicos para producir la β-aminocetona correspondiente, tal y como 
queda descrito en la reacción No. 12. Las ventajas interesantes son la baja cantidad 
de catalizador (1%) y sin la formación de subproductos. Probablemente debido a la 
formación de la enamina, los aldehídos alifáticos no reaccionaron bajo estas 
condiciones, a exepcion del ciclohexancarboxaldehído, que género el producto 
correspondiente con buenos rendimientos. El mismo grupo también ha desarrollado 
[44b] un protocolo empleando como catalizador triflato de bismuto en una reacción 
entre un aldehído, una amina y un silil ceto acetal para obtener β-aminoesteres. 
 
 
 
Reacción No. 12. Reacción de Mannich para la obtención de β-aminoesteres, catalizada con 
triflato de bismuto. 
 
Lee y compañeros de trabajo [45] han alcanzado con el uso de yodo molecular 
(condiciones neutrales) la preparación β-aminocetonas vía una reacción de Mannich 
de tres-componentes. El triflato de zinc (II) promovió la reacción de aminas 
aromáticas electro deficientes con aldehídos aromáticos también deficientes de 
electrones y el malonato de dietilo que ha sido descrito por Shou y colegas [46] 
para la síntesis de β-aminoesteres. 
 
Una reacción del tipo Mannich en fase fluorada ha sido descrita por Cui y colegas 
[47] esta es una reacción sin precedente en cadena del tipo Mannich que implica el 
uso de amoníaco y que ha sido reportada por Feng y colegas [48] para producir 2,2-
dimetil-6-aril-4-piperidonas. 
 
Xu y colegas [49] han reportado una eficiente síntesis de de N-protegido-β-aril 
aminocetonas vía una sal de un metal de transición (RuCl3.xH2O, AuCl3, PPh3 - y 
AlCl3) catalizada directamente en una reacción del tipo Mannich, entre aril 
aldehídos, AlCl3, como catalizador de Lewis, aril cetonas y carbamatos, tal y como se 
hace en la descripción de la reacción No. 13. El exámen se realizó empleando varias 
sales de metales de transición (10 mol%) y L-proline para la reacción de Mannich 
con benzaldehido, acetofenona y carbamato de bencilo, todo en presencia de 
Cu(OTf)2, Pd (CH3CN)2Cl2, RuCl2(PPh3), NiCl2.6H2O y CuCl2 no fueron eficientes para 
la reacción incluyendo la L-prolina. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 38 
 
El mismo grupo también ha investigado el uso combinado del FeCl3.6H2O y TMSCl 
como un sistema catalítico para la reacción de carbamatos, aldehídos y cetonas 
para producir compuestos N-protegido-β- aminocarbonilicos. [50] 
 
 
Reacción No. 13. Reacción de Mannich. Catalizada con diferentes catalizadores. 
 
Hardemare y compañeros de trabajo [51] han desarrollado una reacción libre de 
catalizador y disolvente, selectiva y conveniente para la reacción de Mannich con 
una buena variedad p-fenoles substituidos o catecoles con el etil iminodiacetato y 
paraformaldehido. Un protocolo sin disolvente, en una sola etapa para la 
preparación de una serie de metilpiperidinil fenoles, metilfenilmorfolinil fenoles y 
metiltiofenilmorfolinil fenoles que usan la radiación del infrarrojo para desarrollarse 
se ha reportado via una reacción de fenoles y sus derivados con formaldehídoy los 
grupos amino correspondiente de la piperidina, morfolina, o tiomorfolina [52]. 
 
Las ventajas de este método son los cortos tiempos de reacción (en solo algunos 
minutos) y altos rendimientos sin el uso de catalizador metalico o disolvente. Una 
reacción catalizada con ácido iminodiacetico para la síntesis de derivados del 
alcoximetil resorcinareno ha sido descrita por Urbaniak e Iwanek. [53] finalmente 
una reacción del tipo Mannich para la bioconjugación selectiva de tirosina ha sido 
reportada por Joshi y colegas [54]. 
 
Cordova y colegas han realizado con una gran variedad de catalízadores asimétricos 
directos, en reacciones de tres-componente tipo Mannich y reacciones cruzadas de 
Mannich usando aminoácidos como la prolina y sus derivados, aminas quirales 
acíclicas, y compuestos relacionados como catalizadores para obtener los productos 
correspondientes con excelentes enantioselectividades como queda descrito en el 
ejemplo de la reacción No. 14. Por ejemplo, la reacción catalizada con (S)-prolina 
de derivados substituidos de la anilina con ciclohexanona y formaldehído genero una 
cetona α-arilaminometilada con una generación >99% del compuesto ee. [55-56] 
 
 
 
Reacción No. 14. Reaccion de Mannich con buena enantioselectividad. 
 
Notz y colegas [57] han presentado un amplio grupo de reacciones catalizadas con 
prolina, en reacciones asimétricas en una sola etapa del tipo Mannich entre una 
variedad de cetonas estructurales como eficientes donantes y aldehídos aceptadores 
y p-anisidina. 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 39 
 
Con la prolina como catalizador en reacciones de tipo Mannich entre glioxilato, p-
anisidina y dihidroxiacetona, reacción que ha sido realizada por Westermann y 
Neuhaus [58] en presencia de 2,2,2-trifluoroetanol como disolvente. Enders y 
compañeros [59] han logrado una reacción asimétrica catalizada directamente con 
prolina, entre dioxanona, un aldehído y una amina. 
 
El uso de un 5% mol de trans-4-ter-butildimetilsiloxi-L-prolina como catalizador con 
mayor actividad catalítica que la prolina sola ha sido logrado por Yamaguchi y 
compañeros de trabajo [60] para la reacción de Mannich de aldehidos como 
benzaldehido, 2-naftaldehído, p-anisaldehído y 3,4-dimetoxi-benzaldehído con p-
anisidina y cetonas. Los aductos correspondientes de Mannich fueron formados con 
rendimientos moderados, pero con una excelente enantioselectividad en presencia 
de DMF a -20 °C, la reacción No. 15, describe esta aseveración. 
 
 
 
Reacción No. 15. Reaccion tipo Mnnich, con p-anisidina 
 
Una reacción asimétrica del tipo Mannich para la síntesis de C-glicosil β- 
aminoácidos ha sido lograda por Dondoni y colegas [61] vía una reacción de una 
sola etapa catalizada con cloruro de indio(III), la condensación de tres-componentes 
formada por el formil C-glucosido correspondiente, p-metoxibenzilamina y un acetal 
de la silil cetona, generó una reacción altamente estereoselectiva. Joffe y colegas 
[62] han desarrollado una reacción de condensación estereoselectiva para la 
formación de derivados α,β-disustituidos y β-aminocarbonilicos. Las reacciones acil-
Mannich de isoquinolinas catalizadas por un derivado quiral de la tiourea han sido ya 
descritas por Taylor y colegas [63]. 
 
Wu y colaboradores [64] han reportado el uso de una nueva clase de catalizadores 
libres de metal para reacciones directas diastereo- y regioselectivas de Mannich en 
medios acuosos. Por ejemplo, el ácido D-camforsulfónico (con una pureza del 91%) 
catalizó eficientemente la reacción entre el benzaldehído, anilina y ciclohexanona 
junto con tres aminoácidos sulfonados. La reacción de Mannich catalizada con HCl 
entre una cetona cíclica, un aldehído aromático y una amina aromática para 
producir β-aminocetona, se describe en el ejemplo de la reacción marcada con el 
No.16, con una alta anti selectividad tal y como lo ha reportado Akiyama colegas 
[65] en presencia del sistema H2O-SDS. La Tetrahidro-4-pirona y la tetrahidro-4-
diopirona también generaron los aductos correspondientes de Mannich con alto 
rendimiento y alta contra selectividad. 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 40 
 
 
 
Reacción No. 16. Reacción de Mannich, catalizada con HCl. 
 
Una síntesis diastereoselectiva dependiente de la temperatura de o-1,2-
diaminoalquil fenoles quirales ha sido descrita por Rondot y Zhu [66] vía una 
reacción de Mannich entre un fenol rico en electrones, una amina, y un α-N,N- 
dibenzilaminaldehído quiral. 
 
2.3 Reacción de Hantzsch. 
 
Las 1,4-Dihidropiridinas, son compuestos químicos con amplios usos farmacológicos 
y fueron primeramente descritas por Hantzsch [67] vía una reacción de 
condensación en una sola etapa de aldehídos, β-ceto ésteres y amoníaco a reflujo, 
empleando como disolvente ácido acético o alcohol etílico. Mejoras recientes de la 
reacción fueron desarrolladas por el mismo Hantzsch, incluyendo dentro de estas la 
ya bien conocida síntesis del pirrol de Hantzsch. [68] 
 
Una operación suave y sin disolvente para la síntesis de 1,4-dihidropiridinas de 
acetoacetato de etilo y una amplia gama de aldehídos en presencia de acetato de 
amonio ha sido reportado por Zolfigol y Safaiee [69], en una reacción como la que 
se describe con el No. 17. Por ejemplo, 2-furil- y 2-tienilaldehídos generaron las 
dihidropiridinas correspondientes con rendimientos bastante interesantes del orden 
del 91% y el 86% en tiempos de reacción de 10 y 15 minutos, respectivamente. 
Wang y colaboradores [70] han desarrollado un protocolo eco-amistoso para la 
síntesis de los ésteres de Hantzsch mediante una reacción de una sola etapa de 
aldehídos con acetato de amonio y compuestos 1,3-dicarbonilicos en agua sin 
ningún otro elemento o catalizador, bajo condiciones de reflujo. 
 
 
Reacción No. 17. Reaccion de Hantzsch, en una sola etapa muy verde. 
 
Una reacción de Hantzsch entre el ferrocencarboxaldehído, acetoacetato de etilo y el 
etil β-aminocrotonato para producir la dihidropiridina correspondiente ha sido 
descrito por Garcia y colaboradores [71]. 
 
 
 
ESTADO DEL ARTE EN REACCIONES DE MULTICOMPONENTES……………………………………………………………………………TESIS 
LETICIA MUÑOZ PELCASTRE 41 
 
Tewari y colegas [72] han desarrollado un método eficiente para la síntesis de 
glicosil 1,4-dihidropiridinas vía una reacción de tres-componentes, β-ceto ésteres 
(o cetonas), enaminas y aldehídos glicosilados en presencia del bisulfato del 
tetrabutilamonio como catalizador en dietilen glicol. El uso de HCl generado in situ 
de 2,4,6-tricloro[1,3,5]triazina empleado como catalizador para la preparación de 
nuevas dihidropiridinas con glicoles conjugados que han sido divulgados por Sharma 
y colegas [73], vía una reacción de Hantzsch a temperatura ambiente bajo 
condiciones sin disolvente (Química Verde). [74] 
 
2.4 Reacción de Petasis. 
 
El uso de ácidos organoboronicos en la reacción de Mannich, descrita por primera 
vez por Petasis y colaboradores en 1993, [75] implicada en una reacción de 
condensación de tres-componentes en una sola etapa, entre un ácido alquenil o aril 
boronico, una amina y un aldehído a temperatura ambiente para formar α-
aminoácidos. Varias modificaciones y avances de esta reacción dieron lugar a 
productos que sirven como bloques de construcción en la denominada química 
combinatoria, muy demandada en el área de farmacia. 
 
Tremblay-Morin y compañeros de trabajo [76] han diseñado una reacción en base a 
una reacción catálizada via un ácido de Lewis, del tipo Mannich de tres-componente 
(Petasis modificada) usando organotrifluoroboratos de potasio (aril, vinil, y alilos 
reactivos). Esto se ha desarrollado como una extensión a la reacción modelo de 
Petasis. 
 
Una síntesis diastereoselectiva de arilglicinas derivados de la pirrolidina ha sido 
desarrollada por Nanda y Trotter