La regla de Bredt es una observación empírica en química orgánica que establece que no se puede colocar un doble enlace en la cabeza de puente de un sistema de anillos con puente , a menos que los anillos sean lo suficientemente grandes. La regla lleva el nombre de Julius Bredt , quien la discutió por primera vez en 1902 [1] y la codificó en 1924. [2] Se relaciona principalmente con cabezas de puente con dobles enlaces carbono-carbono y carbono-nitrógeno. [3]
Por ejemplo, dos de los siguientes isómeros de norborneno violan la regla de Bredt, lo que los vuelve demasiado inestables para prepararse:
![Isómeros de Norbornene Bredt rule.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/2/2a/Norbornene_isomers_Bredt_rule.png/500px-Norbornene_isomers_Bredt_rule.png)
En la figura, los átomos cabeza de puente involucrados en la violación de la regla de Bredt están resaltados en rojo.
La regla de Bredt es una consecuencia del hecho de que tener un doble enlace en una cabeza de puente sería equivalente a tener un doble enlace trans en un anillo, que no es estable para anillos pequeños (menos de ocho átomos) debido a una combinación de tensión del anillo , y deformación angular (alqueno no plano). Los orbitales p del átomo cabeza de puente y los átomos adyacentes son ortogonales y, por lo tanto, no están alineados correctamente para la formación de enlaces pi . Fawcett cuantificó la regla definiendo S como el número de átomos sin cabeza de puente en un sistema de anillo, y postuló que la estabilidad requería S ≥ 9 en sistemas bicíclicos [4] y S ≥ 11 en sistemas tricíclicos. [5] Ha habido un programa de investigación activo para buscar compuestos incompatibles con la regla, [6] y para los sistemas bicíclicos ahora se establece un límite de S ≥ 7 [3] y se han preparado varios de estos compuestos. [7] El sistema norbornene anterior tiene S = 5 y, por lo tanto, no son preparables.
La regla de Bredt puede ser útil para predecir qué isómero se obtiene a partir de una reacción de eliminación en un sistema de anillos puenteados. También se puede aplicar a mecanismos de reacción que pasan por carbocationes y, en menor grado, por radicales libres , porque estos intermedios, como los átomos de carbono involucrados en un doble enlace, prefieren tener una geometría plana con ángulos de 120 grados e hibridación sp 2. . La regla también permite la racionalización de las observaciones. Por ejemplo, el ácido biciclo [5.3.1] undecano-11-one-1-carboxílico se descarboxila al calentarlo a 132 ° C, pero el compuesto similar del ácido bicicleta [2.2.1] heptan-7-one-1-carboxílico permanece estable más allá de 500 ° C, a pesar de que ambos son β-cetoácidos con el grupo carbonilo en un puente de un carbono y el grupo carboxilato en la cabeza de puente. El mecanismo de descarboxilación involucra un enolato intermedio, que es una especie S = 9 en el primer caso y una especie S = 5 en el segundo, evitando la descarboxilación en el sistema de anillos más pequeño. [3]
Una molécula anti-bredt es aquella que existe y es estable (dentro de ciertos parámetros) a pesar de esta regla. Un ejemplo reciente (2006) de tal molécula es el tetrafluoroborato de 2-quinuclidonio . [8] Se pueden encontrar dobles enlaces de cabeza de puente en algunos productos naturales, discutidos en una revisión de Mak, Pouwer y Williams, [9] y una revisión anterior de Shea analizó los alquenos de cabeza de puente de manera más general. [10]
Referencias
- ^ Bredt, J .; Houben, Jos .; Levy, Paul (1902). "Ueber isómero Dehydrocamphersäuren, Lauronolsäuren und Bihydrolauro-Lactone" . Ber. Dtsch. Chem. Ges. (en alemán). 35 (2): 1286-1292. doi : 10.1002 / cber.19020350215 .
- ^ Bredt, J. (1924). "Über sterische Hinderung in Brückenringen (Bredtsche Regel) und über die meso-trans -Stellung in kondensierten Ringsystemen des Hexametylens". Justus Liebigs Ann. Chem. (en alemán). 437 (1): 1–13. doi : 10.1002 / jlac.19244370102 .
- ^ a b c Bansal, Raj K. (1998). "Regla de Bredt" . Mecanismos de reacción orgánicos (3ª ed.). Educación McGraw-Hill . págs. 14-16. ISBN 9780074620830.
- ^ Fawcett, Frank S. (1950). "Regla de Bredt de enlaces dobles en estructuras de anillos con puentes atómicos". Chem. Rev. 47 (2): 219-274. doi : 10.1021 / cr60147a003 . PMID 24538877 .
- ^ "Regla de Bredt". Reacciones y reactivos de nombres orgánicos completos . 116 : 525-528. 2010. doi : 10.1002 / 9780470638859.conrr116 . ISBN 9780470638859.
- ^ Köbrich, Gert (1973). "Compuestos de Bredt y la regla de Bredt". Angew. Chem. En t. Ed. 12 (6): 464–473. doi : 10.1002 / anie.197304641 .
- ^ Hall, HK; El-Shekeil, Ali (1980). "Moléculas anti-Bredt. 3. 3-oxa-1-azabiciclo [3.3.1] nonan-2-ona y 6-oxa-1-azabiciclo [3.2.1] octan-7-ona, uretanos bicíclicos con puentes de dos átomos que posee nitrógeno cabeza de puente ". J. Org. Chem. 45 (26): 5325–5328. doi : 10.1021 / jo01314a022 .
- ^ Tani, Kousuke; Stoltz, Brian M. (2006). "Síntesis y análisis estructural del tetrafluoroborato de 2-quinuclidonio" (PDF) . Naturaleza . 441 (7094): 731–734. Código Bibliográfico : 2006Natur.441..731T . doi : 10.1038 / nature04842 . PMID 16760973 . S2CID 4332059 .
- ^ Mak, Jeffrey YW; Pouwer, Rebecca H .; Williams, Craig M. (2014). "Productos naturales con doble enlace Anti-Bredt y Bridgehead" (PDF) . Angew. Chem. En t. Ed. 53 (50): 13664-13688. doi : 10.1002 / anie.201400932 . PMID 25399486 .
- ^ Shea, Kenneth J. (1980). "Desarrollos recientes en la síntesis, estructura y química de alquenos cabeza de puente". Tetraedro . 36 (12): 1683-1715. doi : 10.1016 / 0040-4020 (80) 80067-6 .