En química orgánica , la transposición de oxi-Cope es una reacción química . Implica la reorganización del esqueleto de ciertos alcoholes insaturados. Es una variación de la transposición de Cope en la que los 1,5-dien-3-oles se convierten en compuestos de carbonilo insaturados mediante un mecanismo típico de dicha transposición [3,3] - sigmatrópica . [1] [2]
Reordenamiento de Oxy-Cope | |
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Lleva el nombre de | Arthur C. Cope |
Tipo de reacción | Reacción de reordenamiento |
Identificadores | |
Portal de química orgánica | reordenamiento de afrontamiento |
ID de ontología RSC | RXNO: 0000029 |
La reacción es muy general: una amplia variedad de precursores se reorganizan de manera predecible y con facilidad, lo que la convierte en una herramienta sintética de gran utilidad. [3] Además, la producción del material de partida requerido suele ser sencilla. La modificación fue propuesta por primera vez en 1964 por Berson y Jones, quienes acuñaron el término. La fuerza impulsora es la formación de un carbonilo mediante tautomerización ceto-enólica espontánea . [4]
La base acelera la reacción en 10 10 -10 17 , el reordenamiento aniónico oxi-Cope. [5]
La formación de un enolato hace que la reacción sea irreversible en la mayoría de los casos. [3] [4] [6]
Historia
Los reordenamientos sigmatrópicos son síntesis orgánica útil. [6] En un esfuerzo por demostrar la versatilidad de la transposición de Cope demostrando su tolerancia de un alcohol situado en C-3 de un 1,5-dieno, Berson y Jones calentaron un alcohol dieno bicíclico en la fase gaseosa para dar cis - ∆ 5,6 -octalona con buen rendimiento. [1]
La modificación es inmensamente atractiva como resultado de los dos nuevos grupos funcionales colocados de manera desigual que se prestan bien a una variedad de manipulaciones sintéticas que antes no estaban disponibles.
El siguiente desarrollo ocurrió en 1975, cuando Evans y Golob informaron sobre las tremendas mejoras de tarifas por base. Su uso de hidruro de potasio en el éter corona correspondiente del catión se convirtió en el enfoque predeterminado para la mayoría de las aplicaciones. De hecho, en algunos casos, se renuncia intencionalmente a la asistencia aniónica para adaptarse a la producción de un producto de enolato demasiado sensible. Por ejemplo, en la siguiente reacción solo se obtuvo alquitrán, resultado que los autores atribuyeron a la aparente intolerancia del producto a la base. [7] La modificación original de Oxy-Cope, por lo tanto, hasta el día de hoy ocupa un nicho relevante en la química sintética.
Mecanismo
Tanto las variantes neutra como aniónica de la transposición de oxi-Cope pueden ocurrir vía rutas radicales concertadas o escalonadas , aunque generalmente se favorece el primer modo. [8] [9] El intermedio preferido se caracteriza por una conformación similar a una silla . [10] La transferencia de quiralidad se efectúa mediante un estado de transición altamente ordenado . [4] [10] El posicionamiento de los dobles enlaces en el estado de transición más accesible determina el curso estereoquímico de la reacción. [3] Se desaconseja un estado de transición de bote , pero también se producen reordenamientos a través de este camino en un grado apreciable, lo que resulta en la producción de mezclas diastereoméricas.
Los efectos estéricos pueden ser significativos. [11]
No obstante, se producen reordenamientos para los que un estado de transición de silla es geométricamente imposible. De hecho, la formación de enolato proporciona suficiente fuerza impulsora para superar la barrera energética asociada tanto con la desaromatización como con el conformador de bote. [12]
En general, predominan las vías sincronizadas y concertadas presentadas anteriormente; se calculó para los procesos de oxi-Cope aniónicos que una división de 17-34 kcal / mol favorece la heterólisis sobre la homólisis. [13] Varios factores pueden salvar esta brecha energética. [10]
El alto grado de tensión y la presencia de la masa de un grupo metilo favorecieron al (Z) - en lugar del esperado isómero (E) -ciclooctenona, lo que sugiere que el intermedio no se forma sincrónicamente. Solo con la fragmentación y las etapas posteriores de isomerización se pudo racionalizar el producto observado. [10]
Un estudio sobre el reordenamiento aniónico oxi-Cope llevado a cabo completamente en la fase gaseosa informó que la mejora de la velocidad no se deriva de las interacciones de los disolventes, sino de las que se encuentran dentro de la estructura misma. [14]
Mejora de la tasa
En general, la disminución de la estabilidad del sustrato oxi-Cope u oxi-Cope aniónico con respecto a la del producto da como resultado un aumento de la velocidad de reacción por el principio de desestabilización del estado fundamental. Este resultado deseable se logra fácilmente de diversas formas. Las interacciones iónicas entre el metal y el alcóxido son importantes: el carácter disociativo provoca una aceleración de la velocidad. [5] El uso de 15-crown-5 junto con hidruro de sodio proporcionó una mejora en la tasa de 1,27 veces durante el transcurso de la conversión sigmatrópica de un alcóxido de dieno bicíclico en un producto enolato, mientras que la misma reacción con HMPT en lugar de 15-crown-5 lo hizo no afectar sensiblemente la tasa. El uso de hidruro de potasio junto con 18-crown-6 para lograr el mismo fin proporcionó una aceleración máxima de 180 veces. De los resultados anteriores se concluyó que la tasa aumenta a medida que los contraiones se aproximan menos a las cargas puntuales y con la adición de especies secuestradoras de contraiones.
También se ha demostrado que la inclusión de disolventes más polares y cantidades catalíticas de sales de transferencia de fase ejerce el mismo efecto de mejora de la velocidad. [15]
Finalmente, el alivio de la tensión del anillo en el transcurso de una reordenación impulsará una reacción con más fuerza hasta su finalización, aumentando así su velocidad.
Alcance
Debido a que existen múltiples clases de productos naturales que contienen anillos de ocho miembros, cuya síntesis ha resultado difícil, la transposición aniónica oxi-Cope se ha destacado como una ruta alternativa adecuada. Su aplicación aquí ofrece un gran control estereoquímico, y su uso es mucho más general que las rutas relativamente infructuosas que se habían empleado antes de su desarrollo. [dieciséis]
A pesar de las posibles limitaciones geométricas, los sustratos insaturados requeridos pueden contener triples enlaces en lugar de cualquiera de los dobles enlaces. Dicho alquinol se manipuló eficazmente en la elegante síntesis de poitediol y dactylol. [6] Estos interesantes reordenamientos sigmatrópicos pueden ocurrir con asistencia aniónica o en condiciones térmicas. [17]
De particular interés es la aplicación del oxi-Cope a situaciones en las que el producto inmediato reacciona más de una manera predecible para proporcionar un producto final deseado. Este objetivo se logró en la síntesis de cis-hidroazulenona a continuación, en la que el intermedio oxi-Cope se caracterizó por una configuración estereoelectrónica susceptible de desplazamiento S N remoto . [18]
Consideraciones adicionales
El hidruro de potasio , un reactivo utilizado con frecuencia para la transposición aniónica de oxi-Cope, está ocasionalmente contaminado con trazas de impurezas que se ha sugerido que destruyen el intermedio dienolato, lo que da como resultado una polimerización putativa. Macdonald et al., Quienes documentaron la ocurrencia, prescribieron un pretratamiento con yodo para eliminar cualquier superóxido de potasio que pudiera persistir dentro de un lote comprado del material. Este simple paso preparatorio, como describen en su artículo, produce una mejora dramática tanto en el rendimiento como en la reproducibilidad de los resultados. [19]
Las reacciones secundarias importantes incluyen la escisión heterolítica, en la que el alcohol homoalílico se descompone en un sistema carbonilo y alílico . [20]
La supresión de este fenómeno se puede conseguir fácilmente disminuyendo la naturaleza iónica del enlace metal-alcóxido. Específicamente, el uso de metales alcalinos más electronegativos o disolventes menos susceptibles de solvatación catiónica genera el efecto deseado. [21] De acuerdo con la discusión anterior, la velocidad de reacción puede disminuir, pero no debe acercarse a un nivel insatisfactorio.
Referencias
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