19.28 : Sales de arildiazonio a colorantes azoicos: acoplamiento diazonio

La reacción de sales de arildiazonio débilmente electrófilas (también llamadas arendiazonio) con compuestos aromáticos altamente activados conduce a la formación de productos con un enlace —N=N—, llamado enlace azo. Esta reacción, presentada en la Figura 1, se conoce como acoplamiento diazo y ocurre sin la pérdida de los átomos de nitrógeno de la sal de arildiazonio. Los compuestos aromáticos altamente activados como los fenoles o las arilaminas favorecen la reacción de acoplamiento diazo. El acoplamiento generalmente ocurre en la posición para. Sin embargo, si se sustituye la posición para, el acoplamiento se produce en la posición orto.

Figura 1. La representación genérica de una reacción de acoplamiento diazo. El compuesto de diazonio está en el extremo izquierdo y el producto es un compuesto azo. H – Ar′ debe ser un compuesto activado.

Mecánicamente, la reacción se desarrolla mediante una reacción de sustitución electrófila mediante la donación de los electrones π del núcleo aromático activado al nitrógeno electrófilo, lo que da como resultado un carbocatión estabilizado por resonancia.

Figura 2. El mecanismo de acoplamiento diazo y la estabilización por resonancia del carbocatión (donde ERG = OH y Ar = Ph).

La Figura 3 muestra el paso final, que implica la desprotonación del carbocatión para producir el producto diazo.

Figura 3. La formación de un compuesto diazo.

Como se muestra en la Figura 4, el papel de la basicidad en la reacción de acoplamiento diazo es evidente. Para los fenoles, es más factible en condiciones ligeramente alcalinas, donde el fenol está presente como iones fenóxido. La formación de iones fenóxido apreciables activa el anillo aromático, mejorando así el acoplamiento entre los iones arendiazonio y los fenoles en una solución ligeramente básica. Sin embargo, una alcalinidad excesiva de la solución (pH > 10) conduce a la formación de iones diazohidróxido o diazotato, que no reaccionan ante el acoplamiento.

Figura 4. La influencia de la basicidad en la reacción de acoplamiento diazo.

A diferencia de los fenoles, como se muestra en la Figura 5, el acoplamiento diazo de las aminas se produce de manera óptima en el rango de pH ácido de 5 a 7. La reacción es impulsada por la concentración del ion arendiazonio, que es máxima a este pH.

Figura 5. La reacción de acoplamiento diazo de aminas.

Los compuestos diazoacoplados presentan un sistema de electrones π conjugado extendido al alinear los dos anillos aromáticos en la conjugación, haciéndolos fuertemente cromóforos. Esto da como resultado el color intenso de los compuestos azo conocidos como colorantes azoicos. Ejemplos de colorantes azoicos incluyen el amarillo de alizarina, el amarillo mantequilla, el rojo congo, el naranja II y el rojo para.

Además de ser un excelente colorante, los compuestos diazo también fueron identificados como antibióticos cuando Domagk G., en 1935, utilizó con éxito prontosil en su hija para prevenir una infección estreptocócica letal, lo que marcó el comienzo de la era moderna de los antibióticos sintéticos. Prontosil es inactivo contra las bacterias, pero en el cuerpo humano se metaboliza para dar un compuesto llamado sulfanilamida, que exhibe propiedades antibacterianas.

Figura 6. El metabolismo del prontosil a la forma farmacológica activa de sulfanilamida.