Presentación guía 8

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EP 8 – TEMA 5: COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS
PROBLEMAS
1 Indique si los siguientes compuestos son aromáticos, antiaromáticos o no aromáticos. JSR
Ordene las siguientes aminas aromáticas de acuerdo a su basicidad creciente. JSR.2
a) En la anilina los electrones que se utilizan para formar enlace con un protón, están en conjugación con el anillo aromático. Por
ello no es una base muy fuerte.
b) En el pirrol, si se protonara el Nitrógeno, el ciclo dejaría de ser aromático. Por ello ese nitrógeno no es básico. 
c) La piridina es una base débil que se protona utilizando los electrones que están en un orbital sp2. Por ello el catión piridonio
sigue siendo un compuesto aromático. 
d) En el imidazol se protona el Nitrógeno que posee sus electrones en un orbital sp2. Este Nitrógeno es muy básico debido a que 
el catión imidazolonio posee una estructura de resonancia que lo estabiliza.
Basicidad Creciente
En cada uno de los siguientes heterociclos compare la basicidad relativa de los átomos de nitrógeno presentes 
en los mismos. JSR.
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a) En el pirazol, el N que posee sus electrones en un orbital sp2 es el más básico, el otro N tiene a sus electrones
formando parte de la aromaticidad del compuesto.
b) El N semejante a la piridina es más básico ya que se protona usando sus electrones sp2 que no forman parte de la
conjugación. Mientras que los electrones del N semejante a una anilina forman parte parcialmente de la conjugación
con el sistema π del anillo.
c) En la pirimidina, ambos N son igual de básicos porque son semejantes y poseen sus electrones en un orbital sp2 que
no forma parte de la aromaticidad del compuesto.
d) El N del anillo de 6 miembros es más básico ya que se protona con los electrones sp2 que están perpendicular al
sistema π del anillo. El otro N no es básico porque los electrones están formando parte de la aromaticidad.
e) En el imidazol, el N es más básico que el otro N, semejante al pirazol de a).
4 Efectúe el análisis de basicidad en los siguientes pares de heterociclos:
a) pirrol y pirrolidina
El pirrol no es básico como una amina alifática, ya que los electrones libres del Nitrógeno 
forman parte de la aromaticidad. La pirrolidina será más básica ya que es una amina alifática 
secundaria y los electrones del nitrógeno están libres para protonarse. 
b) pirazol y 2-pirazolina
Aunque el pirazol es ligeramente básico, la pirazolina será más básica ya que posee un 
nitrógeno que podríamos considerar alifático y por lo tanto es más básico. 
c) piridina y piperidina
La piperidina será más básica que la piridina, ya que es una amina alifática. A pesar de que la 
piridina es ligeramente básica sus electrones están en un orbital sp2, con mayor carácter s 
que un orbital sp3 como en el caso de los electrones de la piperidina. Con mayor carácter s 
podemos considerar que dichos electrones se encuentran más cerca del núcleo y por lo 
tanto menos disponibles para protonarse. 
˂
˂
˂
5 Justifique mediante fórmulas por qué el pirrol se protona en el carbono en posición dos y no en el nitrógeno
que es un elemento más electronegativo.
- El equilibrio no está muy favorecido, es más posee un pKa negativo lo cual indica que el equilibrio se encuentra
desplazado hacia el pirrol neutro y es necesario usar un ácido extremadamente fuerte para protonarlo.
- Si se protona el Nitrógeno se pierde la aromaticidad del compuesto. Si se protona el C-2 también se pierde la
aromaticidad, pero se encuentra estabilizada la carga positiva por 3 estructuras de resonancia.
a) Describa las estructuras resonantes importantes en un imidazol protonado.6
b) Explique la acidez equivalente de los nitrógenos en el imidazol protonado.
Ambos Nitrógenos del imidazol protonado son equivalentes, por lo tanto, la desprotonación puede darse en cualquiera 
de los dos nitrógenos. Esto explica que el imidazol existe en equilibrio con su tautómero.
7 La quinina es un alcaloide natural utilizado en el tratamiento de la malaria por sus propiedades antipiréticas. 
Indique la hibridación de cada uno de los nitrógenos, especificando en qué tipo de orbital se encuentra el par de 
e- libres.
En el caso del nitrógeno del grupo quinolina se sabe que posee una hibridación sp2 para formar parte de la conjugación del
anillo aromático aportando 1 electrón en un orbital p y sus electrones libres quedan en un orbital sp2, perpendicular al
plano π.
Mientras que en el caso del nitrógeno del grupo quinuclidina, posee una hibridación sp3 y como es una amina terciaria
biciclica el nitrógeno no puede cambiar de configuración como una amina alifática corriente. Los electrones libres del
nitrógeno se encuentran en un orbital sp3 que, con los 3 sustituyentes del nitrógeno, se forma una estructura tetraédrica.
quinuclidina
quinolina
sp2
sp3
Dados los siguientes grupos de compuestos heterociclos, indique el orden de reactividad creciente en reacciones 
de sustitución electrofílica aromática (incluya al benceno en dicho orden) y la/s posición/es de sustitución más 
favorecida/s.
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El pirrol, el furano y el tiofeno son tres compuestos aromáticos π 
excedentes, por lo tanto, están más activados que el benceno para 
una SEAr.
Se puede ver por las estructuras de resonancia que en el anillo hay un exceso de carga negativa, entonces puede actuar como un 
nucleófilo y atacar un electrófilo. 
Cuando X = N soporta mejor la carga positiva que el O por su menor electronegatividad y las estructuras de resonancia con carga 
negativa sobre el anillo toman mayor importancia. Mientras que cuando X = S no logra una tan eficiente conjugación con los 
carbonos del anillo por pertenecer al periodo 3. Los electrones π del S están en un orbital 3p que se traslapa con menos eficacia 
con el orbital 2p del C.
Reactividad Creciente en SEAr:
Posición/es de sustitución favorecida/s:
En los intermediarios podemos observar que la 
sustitución está más favorecidas sobre el C-2 debido 
a que hay mayores estructuras de resonancia.
La piridina es un compuesto aromático π deficiente y por lo tanto es menos reactivo que el benceno en una SEAr.
En el caso de la quinolina se puede considerar como es un anillo de piridina y un anillo de benceno fusionado, tiene una 
reactividad intermedia entre ambos compuestos, es π deficiente pero no tanto como la piridina. 
Finalmente, el pirazol que es un compuesto aromático π excedente como el pirrol, es más reactivo que el benceno.
Reactividad Creciente en SEAr:
piridina
Posición/es de sustitución favorecida/s:
Piridina
En la piridina se puede observar que la sustitución en el C-3 es la única vía que no produce una estructura de resonancia 
con el octeto incompleto sobre el Nitrógeno. 
* Estructuras de 
resonancia con octeto 
incompleto sobre el N
Quinolina
Posición/es de sustitución favorecida/s:
Como el anillo piridínico no está activo para una SEAr, se puede plantear la sustitución sobre alguno de los carbonos del anillo 
bencénico de la Quinolina. 
La sustitución es mayoritariamente sobre los C-5 y C-8 que están igualmente favorecidos por presentar un número igual de 
estructuras de resonancia con la aromaticidad del anillo piridínico completa. 
* Estructuras de 
resonancia
con el anillo
aromático piridínico
completo
Pirazol
Posición/es de sustitución favorecida/s:
* Estructuras de 
resonancia con octeto 
incompleto sobre el N
En el caso del pirazol se pueden observar que la posición del C-4 es la más favorecida porque no produce una 
estructura de resonancia con el octeto incompleto sobre el Nitrógeno. 
9 Complete las siguientes reacciones y justifique los reactivos utilizados, así como la reactividad observada.
Para lograr una SEAr en un anillo tan deficiente en densidad electrónica como la piridina, hace falta catalizadores y a 
veces temperaturas elevadas. A pesar de estas condiciones las reacciones son ineficiente dando bajo porcentaje de 
productos. 
KNO3/HNO3
H2SO4/Fe
300 °C
Br2/FeBr3
300 °C
Proponga un camino sintético para obtener el compuesto B a partir del compuestoA, en presencia de los 
reactivos necesarios. Detalle cada etapa de la síntesis, intermediarios, estructuras de resonancia condiciones de 
reacción.
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Otra posibilidad….
Prediga el/los producto/s principales de las siguientes reacciones:11
a) b)
c)
d)
* Estructura de resonancia 
menos estable.
e)
* Estructura de 
resonancia con octeto 
incompleto sobre el N
f)
*Estructuras de 
resonancia con 
estructura
benceno completo