Una reacción de formilación en química orgánica se refiere a reacciones orgánicas en las que un compuesto orgánico se funcionaliza con un grupo formilo (-CH = O). La reacción es una ruta a los aldehídos ( C -CH = O), formamidas ( N -CH = O) y ésteres de formiato ( O -CH = O). Un reactivo que libera el grupo formilo se llama agente formilante . [1] Un proceso de formilación particularmente importante es la hidroformilación que convierte los alquenos en el aldehído homologado. La conversión de bencenoal benzaldehído es la base de la reacción de Gattermann-Koch :
Formilación aromática
Las reacciones de formilación son una forma de sustitución aromática electrófila y, por lo tanto, funcionan mejor cuando los materiales de partida aromáticos son ricos en electrones. Los fenoles se encuentran muy comúnmente ya que pueden desprotonarse fácilmente para formar fenóxidos que son excelentes nucleófilos, también se puede esperar que reaccionen otros sustratos ricos en electrones tales como mesitileno , pirrol o anillos aromáticos condensados. El benceno reacciona en condiciones agresivas, pero los anillos desactivados como la piridina son difíciles de formar eficazmente.
Ortoformilación selectiva de fenoles
Normalmente se esperaría que el fenol reaccionara para dar una mezcla de productos orto y para , sin embargo, muchas reacciones de formilación darán selectivamente sólo el producto orto (por ejemplo, 2-hidroxibenzaldehído ). Esto puede explicarse por fuertes interacciones atractivas entre el fenóxido y el reactivo formilante durante la reacción, por ejemplo interacciones iónicas con centros de nitrógeno catiónico en la reacción de Vilsmeier-Haack y reacción de Duff o coordinación con metales de alta oxidación en la formilación de Casiraghi y formilación de Rieche ( cf. reacción de Kolbe-Schmitt ). La reacción directa entre el fenol y el paraformaldehído es posible mediante la formilación de Casiraghi , [2] todos los demás métodos utilizan formas enmascaradas de formaldehído, en parte para limitar la formación de resinas de fenol formaldehído . Los aldehídos son fuertemente desactivadores y, como tales, los fenoles normalmente solo reaccionan una vez, sin embargo, ciertas reacciones, como la reacción de Duff , pueden dar lugar a una doble adición. [3]
Otros sustratos
La formilación se puede aplicar a otros anillos aromáticos. Como generalmente comienza con el ataque nucleofílico del grupo aromático, la densidad de electrones del anillo es un factor importante. Se sabe que algunos compuestos aromáticos, como el pirrol, se forman regioselectivamente. [4]
La formilación de los anillos de benceno se puede lograr mediante la reacción de Gattermann y la reacción de Gattermann-Koch . Estos involucran catálisis ácida fuerte y proceden de una manera similar a la reacción de Friedel-Crafts .
La formilación de los anillos de benceno podría lograrse mediante clorometilación de Blanc y una oxidación adicional del grupo clorometilo. Los sustratos muy activados, como los fenoles y las anilinas , no son sustratos adecuados, ya que sufren un ataque electrófilo adicional mediante la alquilación de Friedel-Crafts. Los sustratos desactivados son adecuados para esta reacción, aunque la producción de pequeñas cantidades de bis (clorometil) éter altamente cancerígeno es una desventaja para aplicaciones industriales.
Lista de reacciones de formilación aromática
- Dimetilformamida y oxicloruro de fósforo en la reacción de Vilsmeier-Haack . [5]
- Hexametilentetramina en la reacción de Duff y la reacción de Sommelet
- Monóxido de carbono y ácido clorhídrico en la reacción de Gattermann-Koch
- Cianuros en la reacción de Gattermann . Este método sintetiza aldehídos aromáticos usando cloruro de hidrógeno y cianuro de hidrógeno (u otro cianuro metálico como tal cianuro de zinc ) en presencia de catalizadores ácidos de Lewis:
- Cloroformo en la reacción de Reimer-Tiemann
- diclorometil metil éter en formilación de Rieche . Formilación de 3-metilamino-1-propanol con formamida (en lugar de cloroformiato de etilo ) como grupo protector en la preparación de Protriptilina . También se utilizó formamida (en lugar de ácido fórmico) en la síntesis de primidona .
Formilación alifática
La hidroformilación de alquenos es el método más importante de formilación alifática, sin embargo, está restringido en gran medida a un entorno industrial debido a las altas temperaturas y presiones involucradas. Existen varios métodos especializados para la síntesis a escala de laboratorio, incluida la reacción de Sommelet , la síntesis de aldehído de Bouveault o la síntesis de aldehído de Bodroux-Chichibabin .
Ver también
- Hidroformilación
- Hidroacilación
Referencias
- ^ Olah, GA ; Ohannesian, L .; Arvanaghi, M. (1987). "Agentes formilantes". Chem. Rev . 87 : 671–686. doi : 10.1021 / cr00080a001 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Casiraghi, Giovanni; Casnati, Giuseppe; Puglia, Giuseppe; Sartori, Giovanni; Terenghi, Giuliana (1980). "Reacciones selectivas entre fenoles y formaldehído. Una ruta novedosa a los salicilaldehídos". Revista de la Sociedad Química, Perkin Transactions 1 : 1862. doi : 10.1039 / P19800001862 .
- ^ Lindoy, Leonard F. (julio de 1998). "Mono y diformilación de fenoles 4 sustituidos: una nueva aplicación de la reacción de Duff". Síntesis . 1998 (07): 1029–1032. doi : 10.1055 / s-1998-2110 .
- ^ Warashina, Takuya; Matsuura, Daisuke; Sengoku, Tetsuya; Takahashi, Masaki; Yoda, Hidemi; Kimura, Yoshikazu (16 de octubre de 2018). "Formilación regioselectiva de pirrol-2-carboxilato: reactivo de Vilsmeier cristalino vs diclorometil alquil éter". Investigación y desarrollo de procesos orgánicos . doi : 10.1021 / acs.oprd.8b00233 .
- ^ Ding, S .; Jiao, N. (2012). " N, N- dimetilformamida: un bloque de construcción multipropósito". Angew. Chem. En t. Ed . 51 : 9226–9237. doi : 10.1002 / anie.201200859 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )