La oxidación Fleming-Tamao , u oxidación Tamao-Kumada-Fleming , convierte un enlace carbono - silicio en un enlace carbono - oxígeno con un peroxiácido o peróxido de hidrógeno . La oxidación de Fleming-Tamao se refiere a dos condiciones ligeramente diferentes desarrolladas simultáneamente a principios de la década de 1980 por los grupos de investigación de Kohei Tamao e Ian Fleming . [1] [2] [3]
Oxidación Fleming-Tamao | |
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Lleva el nombre de | Ian Fleming Kohei Tamao |
Tipo de reacción | Reacción redox orgánica |
Identificadores | |
Portal de química orgánica | fleming-tamao-oxidación |
ID de ontología RSC | RXNO: 0000210 |
![Resumen de la oxidación Fleming-Tamao](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Fleming-Tamao_oxidation_Chem1996.svg/600px-Fleming-Tamao_oxidation_Chem1996.svg.png)
La reacción es estereoespecífica con retención de la configuración en el enlace carbono-silicio. [2] [3] Esto permite que el grupo silicio se utilice como un equivalente funcional del grupo hidroxilo . Otra característica clave del grupo silicio es que es relativamente estable debido a la presencia del átomo de silicio y, por lo tanto, puede tolerar diversas condiciones de reacción que el grupo hidroxilo no puede tolerar. Debido a la estabilidad del grupo del silicio, los compuestos de organosilicio son útiles en la síntesis total de productos naturales complejos y fármacos . Por ejemplo, la oxidación de Fleming-Tamao se ha utilizado para lograr la síntesis de subunidades de tautomicina , [4] un inhibidor que se utiliza como compuesto de cáncer de plomo y como inmunosupresor .
Historia
En 1983, Tamao y sus colaboradores fueron los primeros en informar sobre la transformación exitosa de un alil alcoxi sililo en un alcohol alílico sin un cambio alílico . [5] En su informe, los químicos observaron que el grupo hidroxilo se introducía exclusivamente en el átomo de carbono al que estaba unido el átomo de silicio. En el mismo año, Tamao y su grupo publicaron otro artículo que mostraba que el enlace carbono-silicio en compuestos de alcoxi organosilícicos se puede escindir usando H 2 O 2 o m-CPBA en condiciones ácidas , básicas (química) o neutras , para producir el alcoholes correspondientes. [6] Un año después, Ian Fleming y su grupo informaron que el grupo dimetilfenilsililo (Me 2 PhSi) se puede convertir en un grupo hidroxilo en una secuencia de dos macetas. [2] Más tarde, en 1987, Fleming informó sobre una variante de un recipiente a la secuencia de dos recipientes en la que el bromo o el ión mercúrico actúan como electrófilos . Estos primeros hallazgos allanaron el camino para el desarrollo de una gran cantidad de reactivos basados en silicio y el uso de varios grupos sililo como equivalentes funcionales del grupo hidroxilo.
Mecanismos
Oxidación Tamao-Kumada
Aunque el mecanismo a continuación es para la condición básica, el mecanismo propuesto [1] [7] para la oxidación de Tamao es similar en cada condición. El mecanismo a continuación contiene al menos un átomo de flúor como sustituyente, que es la estructura prototipo que estudió Tamao. El fluoruro, proporcionado por una fuente de fluoruro o un disolvente donante, ataca al fluorosilano en un paso rápido y reversible para dar una especie pentacoordinada. Esta especie es más electrófila que el fluorosilano, por lo que promueve el ataque del oxidante nucleófilo para producir el estado de transición hexacoordinado cargado negativamente . Este paso se determinó como el paso determinante de la velocidad según los estudios cinéticos realizados por Tamao. [8] Otros estudios de Tamao sobre los efectos estéricos y electrónicos de diferentes grupos unidos al silicio lo llevaron a sugerir que el ataque del oxidante trans al grupo fluoruro electronegativo se ve favorecido energéticamente. El grupo cis al oxígeno del peróxido en la estructura del estado de transición migra entonces preferentemente, lo que explica la retención de la configuración en el centro de carbono. Finalmente, el nuevo enlace silicio-oxígeno de las especies hexacoordinadas es hidrolizado por agua en el medio de reacción. El tratamiento posterior produjo el alcohol esperado.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Tamao_oxidation_mechanism.svg/600px-Tamao_oxidation_mechanism.svg.png)
Oxidación Fleming
Secuencia de dos macetas
A diferencia de la oxidación Tamao, cuyo material de partida es un grupo sililo sustituido con heteroátomo activado, la oxidación de Fleming utiliza un grupo sililo más robusto que solo tiene átomos de carbono unidos al átomo de silicio. El prototipo de estructura sililo que utilizó Fleming fue dimetilfenilsililo. Este arilo silano se convierte después en el halo- más reactivo o heterosilane para iniciar la oxidación. [2] [3] El mecanismo de la secuencia de dos recipientes [1] [7] difiere de la oxidación Tamao porque los reactivos son diferentes. Primero, un electrófilo ataca el anillo de fenilo en la posición ipso para dar un carbocatión beta que es estabilizado por el grupo silicio. Luego, un heteroátomo ataca al grupo silicio, lo que permite que el anillo de fenilo se vaya, en un paso clave denominado protodesililación del arilsilano. El grupo alquilo sufre una migración 1,2 desde el silicio al átomo de oxígeno. La hidrólisis mediada por ácido acuoso y el tratamiento posterior producen el alcohol deseado. Es difícil evitar que los pequeños alcoholes de sililo resultantes se deshidraten para formar siloxanos.
![Two-pot oxidation mechanism](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/9/90/Fleming_2_pot.png/600px-Fleming_2_pot.png)
Secuencia de una olla
La principal diferencia entre las secuencias de un recipiente y de dos recipientes es que el primero tiene iones de bromo o mercurio como electrófilo que es atacado por el anillo de benceno . El electrófilo de bromo se genera mediante bromo diatómico u otra fuente como bromuro de potasio , que puede oxidarse para generar bromo in situ mediante el ácido peracético . La fuente del ion mercúrico es acetato mercúrico , y este reactivo se mezcla con ácido peracético en AcOH para proporcionar las condiciones oxidantes. El mecanismo para las secuencias de un recipiente y dos recipientes es el mismo, ya que el anillo de fenilo ataca al ión bromo o mercúrico en lugar del ión hidrógeno . [3] [9]
Alcance
La oxidación Tamao-Kumada , o la oxidación Tamao , utiliza un grupo sililo con un átomo de hidrógeno , un heteroátomo o un grupo donador de electrones unido al átomo de silicio para hacerlo más reactivo. Tamao usó un átomo de flúor o cloro , o un grupo alcoxi (OR) o amina (NR 2 ) como sustituyente en los sustratos . [5] Además de variar la composición porcentual de oxidantes y combinar diferentes disolventes , Tamao también usó aditivos como anhídrido acético (Ac 2 O), fluoruro de hidrógeno de potasio (KHF 2 ) e hidrogenocarbonato de potasio (KHCO 3 ) o hidrógeno de sodio. carbonato (NaHCO 3 ) para hacer las condiciones de reacción ligeramente ácidas, neutras y alcalinas, respectivamente. Las diferentes condiciones se utilizaron para observar el efecto que el entorno de pH tenía sobre la escisión oxidativa de los diversos grupos alcoxi. A continuación se muestra un ejemplo de cada condición de reacción.
Variaciones
Recientemente, la oxidación Fleming-Tamao se ha utilizado para generar fenol y fenoles sustituidos con muy buen rendimiento. [10]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Phenol_generation_using_FT_oxidation.svg/400px-Phenol_generation_using_FT_oxidation.svg.png)
La oxidación de Tamao se utilizó para sintetizar ácido , aldehído y cetona en diferentes condiciones de reacción. [11] Mientras que el enlace carbono-silicio de un alquilsililo sustituido se escinde en un enlace sencillo carbono-oxígeno, un grupo alquenilsililo sustituido se transforma en un carbonilo en las mismas condiciones de oxidación de Tamao empleadas para el alquilsilano. [11]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/a/a1/Ketone%2C_Aldehyde%2C_Acid.svg/550px-Ketone%2C_Aldehyde%2C_Acid.svg.png)
Ventajas de un enlace C-Si
El grupo sililo es una especie no polar y relativamente no reactiva y, por lo tanto, tolera muchos reactivos y condiciones de reacción que podrían ser incompatibles con los alcoholes libres. En consecuencia, el grupo sililo también elimina la necesidad de introducir grupos protectores de hidroxilo . En resumen, al diferir la introducción de un alcohol a una etapa sintética tardía, optando en cambio por llevar a cabo un silano, una serie de problemas potenciales experimentados en la síntesis total pueden mitigarse o evitarse por completo. [1]
Efectos estéricos
Uno de los mayores escollos de las oxidaciones de Fleming o Tamao es el impedimento estérico . [2] El aumento del volumen estérico en el centro de silicio generalmente ralentiza la reacción, incluso potencialmente suprimiendo la reacción por completo cuando se emplean ciertos sustituyentes. En general, los grupos menos voluminosos como el metilo o el etilo favorecen la oxidación, mientras que los grupos más voluminosos como el terc-butilo ralentizan o detienen la oxidación. Hay casos especiales en los que no se sigue este patrón. Por ejemplo, los grupos alcoxi tienden a potenciar la oxidación, [6] mientras que la oxidación no procede en condiciones normales cuando tres sustituyentes alquilo están unidos al átomo de silicio. La siguiente tendencia ilustra el orden en el que procede la oxidación.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/8/8e/Effects_of_substituents.svg/550px-Effects_of_substituents.svg.png)
Aplicaciones
Síntesis de productos naturales
El producto natural, (+) - pramanicina, se convirtió en un objetivo interesante para la síntesis porque se observó que era activo contra un patógeno fúngico que resultó en meningitis en pacientes con SIDA. Por lo tanto, su síntesis [12], que utilizó la oxidación de Fleming-Tamao como un paso crucial, ha sido relevante tanto para los químicos como para los pacientes afectados por el SIDA. El agente antifúngico También se ha demostrado previamente para inducir la muerte celular y el aumento de calcio niveles en vasculares células endoteliales . Además, la (+) - pramanicina tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales contra las enfermedades humanas .
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/6/69/Synthesis_of_Natural_Product.svg/600px-Synthesis_of_Natural_Product.svg.png)
Síntesis de poliol
Los polioles y dioles son especialmente útiles para la industria alimentaria y la química de polímeros . Su importancia se ve subrayada por el hecho de que pueden utilizarse como sustitutos del azúcar para diabéticos o para quienes optan por una dieta sin azúcar o hipocalórica. El Fleming-Tamao se ha aplicado en la síntesis de dioles estereoselectivos . Woerpel [13] utilizó la reacción para sintetizar dioles anti -1,3 a partir del anión sililo funcionalizado .
Alternativamente, Hara, K .; Moralee y Ojima [14] lograron sin -1,3 dioles usando la oxidación Tamao.
Ver también
- Oxidación de Baeyer-Villiger
enlaces externos
- Oxidación Tamao-Fleming
Referencias
- ^ a b c d Jones, GR; Landais, Y. (1996), "La oxidación del enlace carbono-silicio", Tetraedro , 52 (22): 7599–7662, doi : 10.1016 / s0040-4020 (96) 00038-5
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