Las reducciones con hidrosilanos son reacciones químicas que implican la combinación de un hidrosilano (R 3 SiH) con un sustrato orgánico que contiene una funcionalidad insaturada o aceptora de electrones. Se obtienen productos en los que el grupo captador de electrones ha sido reemplazado por hidrógeno o el grupo insaturado ha sido hidrogenado. [1] Las reducciones con hidrosilanos solo tienen aplicaciones especializadas. Por el contrario, la hidrosilación relacionada de los alquenos es la base de las principales tecnologías.
Mecanismo
Debido a que el silicio (1.90) es más electropositivo que el hidrógeno (2.20), los hidrosilanos exhiben un carácter hidrídico. Los hidrosilanos pueden servir como donantes de hidruros para sustratos orgánicos altamente electrofílicos. Los sustratos adecuados son alcoholes, haluros de alquilo, acetales, ortoésteres, alquenos, aldehídos, cetonas y derivados de ácidos carboxílicos. Tales reacciones requieren ácidos de Lewis o un nucleófilo activador (más comúnmente fluoruro). Debido a que solo los electrófilos reactivos experimentan reducción, la selectividad es posible en reacciones de sustratos con múltiples grupos funcionales reducibles. Pueden usarse ácidos quirales de Lewis y complejos metálicos para la reducción enantioselectiva de cetonas con hidrosilanos. [2]
(1)
![HSGen.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/8/80/HSGen.png)
Tras la generación de un carbocatión, se produce la transferencia de hidruro determinante de la velocidad desde el organosilano para producir un producto reducido. Se ha observado retención de la configuración en el silicio en reducciones de silano de cloruros de triaril metilo quirales en benceno. Este resultado sugiere que el intercambio de cloro por hidrógeno se produce a través de la metátesis del enlace σ. [3] Las reducciones en disolventes más polares pueden involucrar iones de silicio. [4]
(2)
![HSMech1.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/f/f9/HSMech1.png)
Las reducciones promovidas por flúor proceden a través de fluorosilicatos hipervalentes (R 3 Si (F) H - ). [5]
(3)
![HSMech2.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/8/8a/HSMech2.png)
Estereoselectividad
En las reducciones de organosilano de sustratos que llevan grupos prostereogénicos, la diastereoselectividad suele ser alta. La reducción de cualquiera de los diastereoisómeros de 2-fenil-2-norbornanol conduce exclusivamente al endo diastereoisómero de 2-fenilnorbornane. [6] No se observó nada del diastereoisómero exo .
(4)
![HSStereo1.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/4/45/HSStereo1.png)
Las reducciones enantioselectivas de cetonas se pueden lograr mediante el uso de cantidades catalíticas de complejos de metales de transición quirales. En algunos casos, el metal de transición simplemente sirve como un ácido de Lewis que se coordina con el oxígeno de la cetona; sin embargo, algunos metales (más notablemente el cobre) reaccionan con los hidrosilanos para producir intermedios de hidruro metálico, que actúan como el agente reductor activo. [7]
(5)
![HSStereo2.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/6/62/HSStereo2.png)
En presencia de catalizador de rodio 1 y tricloruro de rodio, la 2-fenilciclohexanona se reduce sin diastereoselectividad pero con alta enantioselectividad. [8]
(6)
![HSStereo3.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/5/56/HSStereo3.png)
Alcance y limitaciones
Los organosilanos se utilizan para reducir los alcoholes a alcanos en presencia de un ácido de Lewis fuerte. También se pueden usar ácidos de Brønsted, aunque los reordenamientos catiónicos, esqueléticos, [9] y el ataque nucleofílico de la base conjugada en el carbocatión [10] pueden ser problemáticos. La tasa de reducción aumenta al aumentar la sustitución en el carbono del alcohol; los alcoholes terciarios se reducen fácilmente con trifluoruro de boro eterato [11], pero los alcoholes primarios requieren un exceso de silano, un ácido de Lewis más fuerte y tiempos de reacción más prolongados. [12]
( 7 )
Los alcoholes alílicos pueden desoxigenarse en presencia de alcoholes terciarios cuando se emplea perclorato de litio etéreo. [13]
( 8 )
Las reducciones de haluros y triflatos de alquilo dan, en general, rendimientos peores que las reducciones de alcoholes. Se requiere un ácido de Lewis, típicamente cloruro o bromuro de aluminio (III), independientemente del patrón de sustitución del haluro de alquilo. Los haluros de bencilo se pueden reducir con ácido trifluoroacético (TFA) con alto rendimiento. [14]
( 9 )
Los hidrosilanos son particularmente útiles para la reducción de dobles enlaces 1,1-disustituidos, que forman carbocationes terciarios estables tras la protonación. Los dobles enlaces trisustituidos pueden reducirse selectivamente en presencia de alquenos 1,2-disustituidos o monosustituidos. [15]
( 10 )
En particular, los compuestos aromáticos se pueden reducir con TFA y trietilsilano. Los furanos sustituidos se reducen a derivados de tetrahidrofurano con alto rendimiento. [dieciséis]
( 11 )
Los ésteres se pueden reducir a alcoholes en condiciones de activación nucleofílica con fluoruro de cesio o potasio. [17]
( 12 )
Los aldehídos experimentan hidrosililación en presencia de hidrosilanos y fluoruro. Los silil éteres resultantes se pueden hidrolizar con ácido clorhídrico 1 M. Se obtienen rendimientos óptimos de la hidrosililación cuando la reacción se lleva a cabo en disolventes muy polares. [18]
( 13 )
Los acetales, cetales y aminales se reducen en presencia de hidrosilanos y ácido. Se ha informado de la reducción selectiva del sitio de acetales y cetales cuyos oxígenos no son equivalentes; el ejemplo siguiente se utiliza en una síntesis de Tamiflu . [19]
( 14 )
Otros grupos funcionales que se han reducido con hidrosilanos incluyen amidas, [20] α, β-amidas insaturadas, [21] y α, ésteres β-insaturados [22] enaminas, [23] iminas, [24] y azidas. [25]
Aplicaciones
Una síntesis de (+) - estrona se basa en la reducción selectiva por hidrosilano de un alqueno conjugado como paso clave. El carbonilo de cetona y el doble enlace aislado no se ven afectados en las condiciones mostradas. [26]
(15)
![HSSynth.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/c/c0/HSSynth.png)
Comparación con otros métodos
Se conocen diversos métodos alternativos para la reducción enantioselectiva de dobles enlaces. La mayoría de estos emplean cantidades catalíticas de un complejo de metal de transición y utilizan gas hidrógeno como agente reductor. Por ejemplo, los complejos de iridio de ligandos de fosfina-oxazolina quirales catalizan la hidrogenación de alquenos trisustituidos con alto rendimiento y enantioselecibilidad. [27]
(dieciséis)
![HSAlt1.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/5/5c/HSAlt1.png)
Las cetonas se pueden reducir utilizando cualquiera de los métodos hidrogenativos de transferencia. [28] o con hidrógeno en presencia de catalizadores de rodio. El siguiente ejemplo utiliza el ligando PennPhos. [29]
(17)
![HSAlt2.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/5/50/HSAlt2.png)
Condiciones típicas
Los ácidos fuertes, como el ácido trifluoroacético , se utilizan a menudo en las reducciones de hidrosilano y deben manipularse con sumo cuidado. Los hidrosilanos experimentan hidrólisis en un ácido o una base fuerte (produciendo gas hidrógeno); por tanto, es importante mantener las condiciones anhidras durante estas reacciones. Los silanos de bajo peso molecular son a menudo pirofóricos. Pueden emplearse hidrosilanos poliméricos, tales como polimetilhidrosiloxano (PHMS) para facilitar la separación de los productos reducidos de los subproductos que contienen silicio. [30] [31]
(18)
![HSEx.png](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/4/4d/HSEx.png)
Referencias
- ^ l. Larson, Gerald; l. Fry, James (2008). "Reducciones de organosilano catalizadas por organometálicos y iónicos". Reacciones orgánicas : 1–737. doi : 10.1002 / 0471264180.or071.01 . ISBN 978-0471264187.
- ^ Hayashi, T .; Hayashi, C .; Uozumi, Y. Tetrahedron: Asymmetry 1995 , 6 , 2503.
- ^ Austin, JD; Eaborn, C. J. Chem. Soc. 1964 , 2279.
- ^ Sommer, LH; Bauman, DL J. Am. Chem. Soc. 1969 , 91 , 7045.
- ^ Chuit, C .; Corriu, RJP; Perz, R .; Reyé, C. Synthesis 1982 , 981.
- ^ Carey, FA; Tremper, HS J. Org. Chem. 1969 , 34 , 4.
- ^ Lipshutz, BH; Noson, K .; Chrisman, W .; Inferior, A. J. Am. Chem. Soc. 2003 , 125 , 8779.
- ^ Nishiyama, H .; Park, S.-B .; Itoh, K. Tetrahedron: Asymmetry 1992 , 3 , 1029.
- ^ Adlington, MG; Orfanopoulos, M .; Fry, JL Tetrahedron Lett. 1976 , 2955.
- ^ Doyle, diputado; McOsker, CC J. Org. Chem. 1978 , 43 , 693.
- ^ Kraus, GA; Molina, MT; Walling, JA J. Chem. Soc., Chem. Comun. 1986 , 1568.
- ↑ Gevorgyan, V .; Rubin, M .; Benson, S .; Liu, J.-X .; Yamamoto, Y. J. Org. Chem. 2000 , 65 , 6179.
- ^ Wustrow, DJ; Smith, III, WJ; Wise, LD Tetrahedron Lett. 1994 , 35 , 61.
- ^ Barclay, LRC; Sonawane, HR; MacDonald, MC Can. J. Chem. 1972 , 50 , 281.
- ^ Kursanov, DN; Parnes, ZN; Bolestova, GI Dokl. Akad. Nauk. URSS Chem. (Traducción inglesa) 1968 , 181 , 726.
- ^ Bolestova, GI; Parnes, ZN; Kursanov, DN J. Org. Chem. URSS (traducción inglesa) 1979 , 15 , 1129.
- ^ Corriu, RJP; Perz, R .; Reye, C. Tetrahedron 1983 , 39 , 999.
- ^ Fujita, M .; Hiyama, T. J. Org. Chem. 1988 , 53 , 5405.
- ↑ Federspiel, M .; Fischer, R .; Hennig, M .; Mair, H.-J .; Oberhauser, T .; Rimmler, G .; Albiez, T .; Bruhin, J .; Estermann, H .; Gandert, C .; Göckel, V .; Götzö, S .; Hoffmann, U .; Huber, G .; Janatsch, G .; Lauper, S .; Röckel-Stäbler, O .; Trussardi, R .; Zwahlen, AG Org. Proceso Res. Dev. 1999 , 3 , 266.
- ↑ Selvakumar, K .; Harrod, JF Angew. Chem. En t. Ed. 2001 , 40 , 2129.
- ^ Keinan, E .; Pérez, D. J. Org. Chem. 1987 , 52 , 2576.
- ^ Ojima, I .; Kumagai, M. J. Organomet. Chem. 1976 , 111 , 43.
- ^ Rostentreter, U. Synthesis 1985 , 210.
- ^ Loim, Toro de Nuevo México . Acad. Sci. URSS, Div. Chem. Sci. (Traducción inglesa) 1968 , 1345.
- ↑ Chandrasekhar, S .; Chandraiah, L .; Reddy, Ch. R .; Reddy, MV Chem. Letón. 2000 , 780.
- ^ Takano, S .; Moriya, M .; Ogasawara, K. Tetrahedron Lett. 1992 , 33 , 1909.
- ^ Liu, D .; Tang, W .; Zhang, X. Org. Letón. 2004 , 6 , 513.
- ^ Jiang, Y .; Jiang, Q .; Zhang, X. J. Am. Chem. Soc. 1998 , 120 , 3817.
- ^ Jiang, Q .; Jiang, Y .; Xiao, D .; Cao, P .; Zhang, X. Angew. Chem. En t. Ed. 1998 , 37 , 1100.
- ^ Pri-Bar, I .; Buchman, O. J. Org. Chem. 1986 , 51 , 734.
- ^ Fujita, M .; Hiyama, T. J. Org. Chem. 1988, 53 , 5415.