El furano es aromático porque uno de los pares solitarios de electrones en el átomo de oxígeno está deslocalizado en el anillo, creando un sistema aromático 4n + 2 similar al benceno. Debido a la aromaticidad, la molécula es plana y carece de dobles enlaces discretos. El otro par solitario de electrones del átomo de oxígeno se extiende en el plano del sistema de anillo plano. La hibridación sp2 es para permitir que uno de los pares de oxígeno solitario resida en un orbital ap y, por lo tanto, permita que interactúe dentro del sistema π.
Debido a su aromaticidad, el comportamiento del furano es bastante diferente al de los éteres heterocíclicos más típicos, como el tetrahidrofurano.
Es considerablemente más reactivo que el benceno en las reacciones de sustitución electrofílica, debido a los efectos donadores de electrones del heteroátomo de oxígeno. El examen de los contribuyentes de resonancia muestra el aumento de la densidad electrónica del anillo, lo que lleva a un aumento de las tasas de sustitución electrófila.
Resonantes contribuyentes de furano.
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El furano sirve como dieno en las reacciones de Diels-Alder con dienófilos deficientes en electrones, como el etil (E) -3-nitroacrilato. El producto de reacción es una mezcla de isómeros con preferencia por el isómero endo:
Furan Diels – Reacción de aliso con etil (E) -3-nitroacrilato
La reacción de Diels-Alder del furano con arinos proporciona derivados correspondientes de dihidronaftalenos, que son intermedios útiles en la síntesis de otros compuestos aromáticos policíclicos.
Reacción del furano con bencina.
El furano como un sintón versátil.
Fácilmente disponibles y altamente reactivos, el furano y sus derivados son útiles para una amplia gama de objetivos sintéticos.
La práctica contemporánea de la síntesis orgánica se basa en el desarrollo de estrategias innovadoras para la preparación eficiente de moléculas altamente complejas. Esto puede ser crítico para una variedad de moléculas, incluyendo productos naturales biológicamente activos y nuevos compuestos para el descubrimiento de fármacos y ciencias materiales. El furano, un heterociclo aromático bien estudiado, es el tipo de bloque de construcción que combina la fácil accesibilidad y la reactividad única requerida para la síntesis de moléculas estructuralmente diversas.
Figura 1 Diversidad sintética con furano.
Reactividad de furano
Un atributo que hace que el furano sea un bloque de construcción tan útil es su capacidad para experimentar una amplia gama de reacciones. Debido a que el furano puede servir como un precursor inmediato de muchas subestructuras importantes, ha logrado un papel prominente en la química sintética.
El furano pertenece a la familia de los heterociclos aromáticos de cinco miembros que incluye pirrol y tiofeno. Sin embargo, es la capacidad del furano para experimentar reacciones que proceden con la desromatización lo que ha resultado en su amplia aplicación en la síntesis. Aunque el furano exhibe claramente una estabilización aromática, su energía de resonancia (~ 16 kcal / mol) es significativamente menor que la del benceno (~ 36 kcal / mol) y, por lo tanto, puede convertirse en derivados no aromáticos en condiciones bastante suaves. El furano es mucho menos aromático que el pirrol (~ 22 kcal / mol) y el tiofeno (~ 30 kcal / mol) y es el heterociclo aromático más sintéticamente flexible.
El furano también puede verse como un bis (éter de enol). Los derivados de furano a menudo se forman por ciclación deshidratante de compuestos de 1,4-dicarbonilo. Sin embargo, los compuestos de 1,4-dicarbonilo son mucho más difíciles de preparar que los derivados de 1,3 o 1,5-dicarbonilo (utilizando la condensación aldólica y la adición de Michael, respectivamente). Por lo tanto, el furano es un excelente precursor de los 1,4-dicarbonilos por la reacción inversa, la escisión del anillo hidrolítico.
Además de un anillo aromático nucleofílico o bis (éter enol), el furano puede funcionar como un 1,4-dieno rico en electrones que se enlaza en la conformación reactiva s-cis. El furano participa en Diels-Alder y en el catión oxialilo, las reacciones de cicloadición son más fáciles que el pirrol o el tiofeno. La utilidad de Furan en las reacciones de formación de enlaces carbono-carbono amplía considerablemente su papel como un sintón clave.
Las reacciones de Diels-Alder entre furano y dieno reactivo conducen a la síntesis de derivados de oxabicicloheptano. Estos intermedios versátiles se pueden convertir en ciclohexenos a través de la escisión del puente oxo o en tetrahidrofuranos sustituidos a través de la escisión del puente de dos carbonos. El furano también participa en [4 + 3] cicloadiciones con cationes oxialilo para dar derivados de oxabiciclooctano. Estos productos intermedios también pueden servir como precursores de tetrahidrofuranos, así como piranos y cicloheptenos por escisión de uno de los tres puentes únicos.