El reordenamiento ácido bencílico es formalmente el 1,2-reordenamiento de 1,2- dicetonas para formar α- hidroxi - ácidos carboxílicos utilizando una base de . Esta reacción recibe su nombre de la reacción de bencilo con hidróxido de potasio para formar ácido bencílico . Realizado por primera vez por Justus von Liebig en 1838, [1] es el primer ejemplo informado de una reacción de reordenamiento . [2] Se ha convertido en una reacción clásica en la síntesis orgánica y ha sido revisada muchas veces antes. [3] [4] [5]Puede verse como una reacción de desproporción intramolecular , ya que un centro de carbono se oxida mientras que el otro se reduce.
La reacción se ha demostrado que el trabajo en aromático , semi-aromático, alifático , y heterocíclicos sustratos. La reacción funciona mejor cuando los grupos funcionales cetona no tienen protones enolizables adyacentes , ya que esto permite que compita la condensación aldólica . La reacción es formalmente una contracción de anillo cuando se usa en dicetonas cíclicas. Se ha encontrado que los grupos arilo migran más fácilmente que los grupos alquilo, y que los grupos arilo con grupos aceptores de electrones migran más rápidamente.
Mecanismo de reacción
La reacción es representativa de los reordenamientos 1,2. El mecanismo de reacción establecido desde hace mucho tiempo fue propuesto por primera vez en su totalidad por Christopher Kelk Ingold , y ha sido actualizado con datos in silico [6] como se describe a continuación. La reacción es de segundo orden en términos generales en términos de velocidad, siendo de primer orden en dicetona y de primer orden en base.
Un anión hidróxido ataca a uno de los grupos cetona en 1 en una adición nucleofílica para formar el alcóxido 2 . El siguiente paso requiere una rotación de enlace al conformador 3 que coloca al grupo migrante R en posición para atacar al segundo grupo carbonilo. En un paso concertado , el grupo R que migra ataca al grupo α-carbonilo formando otro alcóxido con la formación concomitante de un grupo ceto en el otro carbono. Este paso de migración determina la velocidad . Esta secuencia se asemeja a una sustitución de acilo nucleófilo . Los cálculos muestran que cuando R es metilo, la carga acumulada en este grupo en el estado de transición puede ser tan alta como 0,22 y que el grupo metilo está posicionado entre el enlace carbono carbono central.
El ácido carboxílico en el compuesto intermedio 4 es menos básico que el alcóxido y la transferencia de protones, por lo tanto reversible tiene lugar favoreciendo intermedio 5 que se protona en tratamiento ácido a la α- final de hidroxi - carboxílico 6 . Los cálculos muestran que es posible una descripción precisa de la secuencia de reacción con la participación de 4 moléculas de agua que se responsabilizan de la estabilización de la acumulación de carga. También proporcionan una lanzadera para la transferencia eficiente de un protón en la formación del intermedio 5 .
El mecanismo anterior es consistente con toda la evidencia experimental disponible. [3] El equilibrio entre las especies 1 y 2 está respaldado por experimentos de etiquetado isotópico de 18 O. En agua deuterada , el intercambio de oxígeno del carbonilo ocurre mucho más rápido que la transposición, lo que indica que el primer equilibrio no es el paso que determina la velocidad. Experimentos adicionales mostraron una tasa relativa mayor en un sistema de solvente deuterado en comparación con un sistema de solvente no deuterado de composición por lo demás idéntica. Esto se explicó como debido a la mayor basicidad relativa del anión hidróxido deuterado en comparación con el anión hidróxido normal, y se usó para indicar que la migración de hidrógeno no se produjo en la etapa de determinación de la velocidad de la reacción. Esto descartó un mecanismo concertado para la reacción, ya que la transferencia de hidrógeno se produciría en el paso de determinación de la velocidad.
Variaciones
Reordenamiento del éster bencílico
Esta reacción es idéntica a la transposición normal del ácido bencílico, excepto que se usa un alcóxido o un anión amida en lugar de un ión hidróxido. El alcóxido utilizado no debe ser fácilmente oxidable (como el etóxido de potasio ) ya que favorece la vía de reducción de Meerwein-Ponndorf-Verley como reacción secundaria. La reacción es globalmente de segundo orden en términos de velocidad, siendo de primer orden en términos de alcóxido y de primer orden en términos de dicetona. El producto de la reacción es un α- hidroxi - éster o un α-hidroxi- amida .
Reordenamiento de alfa-cetol
La transposición de alfa-cetoles es una interconversión de un hidroxilo alfa en un carbonilo a los grupos carbonilo e hidroxilo complementarios, con migración de un sustituyente. Es mecánicamente equivalente al reordenamiento del ácido bencílico en el punto después de que el nucleófilo ataca al 1,2-dicarbonilo. Se sabe que esta variación de la reacción se produce en muchos sustratos que llevan el grupo funcional aciloína . La siguiente imagen muestra la expansión del anillo de un ciclopentano a un anillo de ciclohexano como una reacción de ejemplo. [7] [8]
Ver también
- Reacción de Cannizzaro
- Reordenamiento de pinacol
Referencias
- ^ Liebig, J. (1838). "Theorie der organischen Verbindungen de Ueber Laurent" . Annalen der Chemie . 25 : 1–31. doi : 10.1002 / jlac.18380250102 .
- ^ " Precursores de agentes nerviosos: ácido bencílico y benzilato de metilo ", hojas informativas sobre agentes de guerra química y biológica, precursores químicos.
- ^ a b Selman, S .; Eastham, J. (1960). "ÁCIDO BENCÍLICO Y DISPOSICIONES AFINES". Q. Rev. Chem. Soc . 14 (3): 221-235. doi : 10.1039 / qr9601400221 .
- ^ Bowden, K .; Fabien, WMF (2001). "Reacciones de compuestos carbonílicos en soluciones básicas. Parte 36: Las reacciones catalizadas por bases de compuestos 1,2-dicarbonílicos". J. Phys. Org. Chem . 14 (11): 794–796. doi : 10.1002 / poc.433 .
- ^ Gill, GB (1961). "Reordenamientos del ácido bencil-bencílico". Comp. Org. Synth . 3 : 821–838.
- ^ Shinichi Yamabe; Noriko Tsuchida y Shoko Yamazaki (2006). "Una ruta de reacción controlada por FMO en el reordenamiento del ácido bencil-bencílico". J. Org. Chem. 71 (5): 1777-1783. doi : 10.1021 / jo051862r . PMID 16496961 .
- ^ Über Steroide und Sexualhormone. 48. Mitteilung. Die Überführung von 17-Äthinyl-androsten-Derivaten en Pregnenon-Derivate. Herstellung des 17-Oxy-progesterons Helvetica Chimica Acta Volume 21, Issue 1, Date: 1938 , Pages: 1760–1770 L. Ruzicka , HF Meldahl doi : 10.1002 / hlca.193802101214
- ^ Über Steroide und Sexualhormone. (51. Mitteilung). Die Herstellung von Neo-pregnenolon aus 5-3, 17-Dioxypregnenon- (20) Helvetica Chimica Acta Volume 22, Issue 1, Date: 1939 , Pages: 421–424 L. Ruzicka, HF Meldahl doi : 10.1002 / hlca.19390220155