La reacción de Bamford-Stevens es una reacción química mediante la cual el tratamiento de tosilhidrazonas con una base fuerte produce alquenos . [1] [2] [3] Debe su nombre al químico británico William Randall Bamford y al químico escocés Thomas Stevens Stevens (1900-2000). El uso de disolventes apróticos produce predominantemente Z- alquenos , mientras que el disolvente prótico da una mezcla de E- y Z-alquenos. Como transformación generadora de alquenos, la reacción de Bamford-Stevens tiene una amplia utilidad en la metodología sintética y la síntesis de moléculas complejas.
El tratamiento de tosilhidrazonas con reactivos de alquil litio se denomina reacción de Shapiro .
Mecanismo de reacción
El primer paso de la reacción de Bamford-Stevens es la formación del compuesto diazo 3 . [4]
En los disolventes próticos, el diazocompuesto 3 se descompone en el ion carbenio 5 .
En los disolventes apróticos, el compuesto diazo 3 se descompone en el carbeno 7 .
Reacción dirigida de Bamford-Stevens
La reacción de Bamford-Stevens no ha demostrado ser útil para la generación estereoselectiva de alquenos a través de la descomposición térmica de tosilhidrazonas metaladas debido a la transposición indiscriminada de 1,2 del centro de carbeno, que da una mezcla de productos. Reemplazando un grupo alquilo con un grupo trimetilsililo (TMS) en N-aziridiniliminas, se puede mejorar la migración de un átomo de hidrógeno específico. Con el átomo de silicio beta a H, un efecto estereoelectrónico σ C-Si → σ * CH debilita el enlace CH, lo que resulta en su migración exclusiva y conduce a la formación casi exclusiva de alilsilanos en lugar de cantidades iguales de alilsilanos y homoalilsilanos isoméricos, análogos a la mezcla de productos que se ven en el caso del dialquilo u otros productos de inserción (es decir, ciclopropanos). Ver efecto beta-silicio . [5] [6] [7]
Síntesis de indazoles 3-sustituidos a partir de arinos y N-tosilhidrazonas
Las N -tosilhidrazonas se pueden usar en una variedad de procedimientos sintéticos. Su uso con arinos se ha utilizado para preparar indazoles sustituidos en 3 a través de dos vías propuestas. El primer paso es la desprotonación de la hidrazona de los compuestos diazo utilizando CsF. En este punto, la base conjugada podría descomponerse para dar el compuesto diazo y someterse a una cicloadición dipolar [3 + 2] con el arino para dar el producto, o una anulación [3 + 2] con arino que también daría el producto final. . Si bien en esta química se utilizan a menudo bases fuertes, como LiOtBu y Cs 2 CO 3, se utilizó CsF para facilitar la generación in situ de arinos a partir de triflatos de o- (trimetilsilil) arilo. También se pensó que CsF era suficientemente básico para desprotonar la N-tosilhidrazona. [8] [9]
N -tosilhidrazonas como reactivos para reacciones de acoplamiento cruzado
Barluenga y colaboradores desarrollaron el primer ejemplo de uso de N-tosilhidrazonas como socios nucleofílicos en reacciones de acoplamiento cruzado. Normalmente, los reactivos nucleofílicos en las reacciones de acoplamiento tienden a ser de la variedad organometálica , a saber, organomagnesio, -zinc, -estaño, -silicio y -boro. Combinado con electrófilos haluros de arilo, N-tosylhydrazones se pueden utilizar para preparar olefinas polisustituidos en condiciones catalizadas por Pd sin el uso de a menudo caros, y sintéticamente exigentes reactivos organometálicos.
El alcance de la reacción es amplio; Las N-tosilhidrazonas derivadas de aldehídos y cetonas son bien toleradas, lo que conduce a olefinas tanto di como trisustituidas. Además, una variedad de haluros de arilo se toleran bien como socios de acoplamiento, incluidos los que portan grupos tanto aceptores de electrones como donantes de electrones, así como compuestos heterocíclicos aromáticos ricos en π y deficientes en π . La estereoquímica es un elemento importante a considerar al preparar olefinas polisustituidas. El uso de hidrazonas derivadas de aldehídos lineales dio como resultado exclusivamente trans olefinas, mientras que los resultados estereoquímicos de las olefinas trisustituidas dependieron del tamaño de los sustituyentes.
Se cree que el mecanismo de esta transformación procede de manera similar a la síntesis de alquenos a través de la reacción de Bamford-Stevens; la descomposición de N-tosilhidrazonas en presencia de una base para generar diazocompuestos que luego liberan gas nitrógeno, produciendo un carbeno, que luego se puede apagar con un electrófilo. En este caso, la reacción de acoplamiento comienza con la adición oxidativa del haluro de arilo al catalizador de Pd 0 para dar el complejo de aril Pd II . La reacción del diazocompuesto, generado a partir de la hidrazona, con el complejo Pd II produce un complejo Pd-carbeno. Una inserción migratoria del grupo arilo da un complejo de alquil Pd, que se somete a eliminación sin beta-hidruro para generar la trans aril olefina y regenerar el catalizador de Pd 0 . Esta reacción también ha sido útil para preparar eninos conjugados a partir de N-tosilhidrazonas y alquinos terminales en condiciones de reacción catalizadas por Pd similares y siguiendo el mismo mecanismo.
Además, Barluenga y colaboradores demostraron una reacción de acoplamiento de tres componentes en un solo recipiente de aldehídos o cetonas, tosilhidrazidas y haluros de arilo en los que la N -tosilhidrazona se forma in situ. Este proceso produce olefinas estereoselectivas con rendimientos similares en comparación con el proceso en el que se utilizan N -tosilhidrazonas preformadas . [10]
Barluenga y sus colaboradores también desarrollaron una metodología de acoplamiento reductor libre de metales de N-tosilhidrazonas con ácidos borónicos. La reacción tolera una variedad de grupos funcionales en ambos sustratos, incluidos sustituyentes aromáticos, heteroaromáticos, alifáticos, donadores de electrones y sustractores de electrones, y prosigue con altos rendimientos en presencia de carbonato de potasio. Se cree que la reacción procede a través de la formación de un compuesto diazo que se genera a partir de una sal de hidrazona. El diazocompuesto podría entonces reaccionar con el ácido borónico para producir el ácido bencilborónico a través de un intermedio de boronato. Una vía alternativa consiste en la formación del ácido benzylboronic a través de un intermedio de ion híbrido, seguido por protodeboronation del ácido benzylboronic en condiciones básicas, que resulta en el producto reductora final.
Esta metodología también se ha extendido a nucleófilos heteroátomos para producir éteres y tioéteres. [11] [12]
Un reordenamiento de Claisen alifático térmico / Bamford-Stevens catalizado por rodio en tándem
Stoltz desarrolló un proceso novedoso en el que la reacción de Bamford-Stevens se combinó con la transposición de Claisen para producir una variedad de productos olefínicos. Esta transformación procede primero por la descomposición térmica de N-aziridinilhidrazonas para formar el compuesto diazo ( 1 ), seguido de una desdiazotación mediada por rodio ( 2 ) y el desplazamiento de hidruro de 1,2-sin ( 3 ). Este sustrato sufre una transposición de Claisen alifática térmica ( 4 ) para producir el producto. [13] [14]
Aplicación a la síntesis total
Trost y col. utilizaron la reacción de Bamford-Stevens en su síntesis total de (-) - isoclavukerina para introducir un resto dieno que se encuentra en el producto natural. Una trisilhidrazona bicíclica se sometió inicialmente a condiciones de reacción de Shapiro (alquil-litio o LDA), que solo condujeron a productos de descomposición no caracterizados. Sin embargo, cuando esta trisilhidrazona bicíclica se sometió a una base fuerte (KH) y calor, se generó el producto dieno deseado. Además, se demostró que la generación de olefinas y la siguiente descarboxilación se podían realizar en un recipiente. Para ello, se añadió un exceso de NaI, junto con una elevación de temperatura para facilitar la descarboxilación de Krapcho . [15] [16]
Referencias
- ^ Bamford, WR; Stevens, TS (1952). "924. La descomposición de tolueno-p-sulfonilhidrazonas por álcali". Revista de la Sociedad Química : 4735. doi : 10.1039 / JR9520004735 .
- ^ Shapiro, RH (marzo de 1976). "Alquenos de Tosilhidrazonas". Reacciones orgánicas . 23 . Nueva York: Wiley. págs. 405–507. ISBN 0-471-19624-X.
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- ^ Creary, X. (1986). "Pirolisis de sal de tosilhidrazona: fenildiazometanos" . Síntesis orgánicas . 64 : 207. doi : 10.15227 / orgsyn.064.0207 .( también en el Collective Volume (1990) 7 : 438 (PDF) )
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- ^ Kurti, L .; Czako, B. (2005). Aplicaciones estratégicas de reacciones nombradas en síntesis orgánica . El Sevier. ISBN 978-0124297852.
Ver también
- Reacción de Shapiro