En química orgánica , las α-halo cetonas se pueden reducir con la pérdida del átomo de halógeno para formar enolatos . Las α-halocetonas se preparan fácilmente a partir de cetonas mediante diversas reacciones de halogenación de cetonas , y los productos son intermedios reactivos que pueden usarse para una variedad de otras reacciones químicas .
Introducción
La reducción de α-halo cetonas genera una variedad de estructuras de productos que pueden exhibir patrones de sustitución y reactividad únicos. Por ejemplo, la reducción de α, α'-dihalocetonas conduce a complejos metálicos 2-oxialilo, que participan en reacciones de cicloadición [4 + 3] y [3 + 2] como componente 2π. [1] Los intermedios metálicos 2-oxialilo también pueden interceptar nucleófilos en un proceso que implica un aumento en el carbono α. [2] Además, debido a que la reducción de monohalocetonas produce enolatos de una manera específica del sitio, las reacciones asociadas con enolatos ( alquilación , aldol , Michael ) se pueden llevar a cabo utilizando sustratos de halocetona en condiciones reductoras.
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Mecanismo
Muchos agentes reductores usados en este tipo de reacción están disponibles comercialmente. Algunos requieren preparación y uso inmediato, incluidos los pares de zinc-cobre y los pares de zinc / plata. [3] [4] y organocupratos [5]
Cetonas monohalo
Las monohalocetonas se reducen mediante agentes reductores tanto de un electrón como de dos electrones para producir las cetonas parentales, derivados funcionalizados con electrófilos o productos de dimerización . El mecanismo de reducción en sí mismo depende de la naturaleza del agente reductor.
Un electrón agentes, como la reducción d 6 o d 1 complejos de metales de transición , inicialmente donar un electrón a la cetona halo. La fragmentación del anión radical resultante produce un radical orgánico y un anión haluro. La donación de un segundo electrón de un segundo equivalente de agente reductor conduce a la formación de un enolato metálico en el que el estado de oxidación del agente reductor se ha incrementado en uno. [6]
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Los agentes reductores de dos electrones , el más prominente de los cuales es el zinc metálico, experimentan una adición oxidativa directa a las monohalocetonas para producir enolatos metálicos en los que el estado de oxidación del metal se ha incrementado en dos. La desproporción posterior con halocetona sin reaccionar conduce a veces a la formación de dos equivalentes de radical enol, que posteriormente puede dimerizarse. [7]
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El tratamiento de enolatos derivados de agentes reductores de uno o dos electrones con un electrófilo proporciona cetonas funcionalizadas en α como producto final.
α, α-Dihalocetonas
De manera similar a las monohalocetonas, las dihalocetonas geminales inicialmente forman enolatos metálicos tras la exposición a agentes reductores de uno o dos electrones. En presencia de un disolvente prótico , la reducción se detiene en esta etapa para producir la monohalocetona (que puede reducirse aún más a la cetona original). [8] Sin embargo, en ausencia de un disolvente electrófilo o prótico atrapador, la pérdida del haluro restante del intermedio enolato produce α-ceto carbenoides o carbenoides, que experimentan reacciones de inserción de CH. [9]
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α, α'-Dihalocetonas
La reducción inicial de α, α'-dihalocetonas conduce a intermedios de enolato metálico. La pérdida del haluro restante genera complejos metálicos de 2-oxialilo, que experimentan reacciones de cicloadición [4 + 3] y [3 + 2] en presencia de dienos u olefinas. [1] La isomerización de complejos metálicos de 2-oxialilo a formas de ciclopropanona y óxido de aleno es rápida y reversible; el aumento del carácter covalente del enlace oxígeno-metal favorece el isómero 2-oxialilo. [10]
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Alcance y limitaciones
Las reducciones de α-halocetonas pueden producir cetonas parentales, halocetonas parcialmente reducidas o productos que surgen de la interceptación de intermedios a lo largo de la vía de reducción con nucleófilos o electrófilos. Los productos obtenidos dependen tanto del agente reductor como del patrón de sustitución de la halocetona.
Cetonas monohalo
Las monohalocetonas pueden reducirse a la cetona madre correspondiente con litio metálico, seguido de la protonación del enolato. [11] Otros agentes reductores útiles para esta transformación incluyen dialquilcupratos de litio [12] y hexacarbonil-alúmina de molibdeno. [13]
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La alquilación de enolatos generados a través de la reducción de monohalocetonas se limita a los haluros de alquilo más reactivos . [14] Sin embargo, la reducción en presencia de un aldehído conduce a productos aldólicos reductores, análogos a la reacción de Reformatsky de los haloésteres. El polvo de zinc se puede utilizar solo; o como una amalgama , en combinación con cloruro de dietilaluminio o con cantidades catalíticas de bromuro de cobre (I) . [15]
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La dimerización reductora puede resultar de la combinación de dos radicales α-acilo intermedios o del ataque nucleófilo de un enolato metálico sobre halo cetona sin reaccionar. Aunque a menudo resultan mezclas de reacción complejas, [6] la dimerización selectiva es posible en algunos casos. En el siguiente ejemplo, la distribución del producto depende del disolvente [16]
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α, α-Dihalocetonas
Dependiendo de las condiciones empleadas, las dihalocetonas geminales pueden reducirse a la cetona madre, monohalocetona o monohalocetona funcionalizada con organocupratos . [17] El calentamiento de las α-halocetonas funcionalizadas producidas en estas condiciones desde -40 ° C hasta la temperatura ambiente conduce a la correspondiente α, β-cetona insaturada.
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α, α'-Dihalocetonas
También se pueden emplear organocupratos para la reducción de α, α'-dihalocetonas a cetonas alquiladas. En ausencia de un electrófilo, la monoalquilcetona se aísla con buen rendimiento; [18] cuando se añade un yoduro de alquilo, se aísla la dialquilcetona (la alquilación geminal es una reacción secundaria problemática). [19]
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Los intermedios metálicos 2-oxialilo generados durante las reducciones de α, α'-dihalocetonas con complejos de hierro (0) participan en reacciones de cicloadición [4 + 3] y [3 + 2] para formar cicloheptenonas y ciclopentanonas, respectivamente. Durante las reacciones de cicloadición [3 + 2], el sustituyente del alqueno puede eliminarse para proporcionar ciclopentenonas a partir de alquenos en un recipiente. [20]
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El alcance de las cicloadiciones [4 + 3] es amplio [1] ; la reacción puede usarse para formar cicloheptenonas, así como productos policíclicos puenteados [21] o condensados [22] . La reducción puede realizarse en presencia del componente 4π [23]
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Aplicaciones sintéticas
Las cicloadiciones [4 + 3] de pirroles pueden usarse para establecer el esqueleto bicíclico de los alcaloides de tropano . Por ejemplo, una síntesis de escopina utiliza la cicloadición [4 + 3] de N -metoxicarbonilpirrol y α, α, α ', α'-tetrabromoacetona como un paso clave. La reducción diastereoselectiva con hidruro de diisobutilaluminio (DIBAL-H) seguida de epoxidación con ácido trifluoroperacético [24] proporciona el objetivo.
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Referencias
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