La eliminación de selenóxido (también llamada α-selenación) [1] es un método para la síntesis química de alquenos a partir de selenóxidos . Se usa más comúnmente para sintetizar compuestos de carbonilo α, β-insaturados a partir de los correspondientes análogos saturados. [2] Está relacionado mecánicamente con la reacción de Cope .
Mecanismo y estereoquímica
Después del desarrollo de sulfóxido de eliminación como un método eficaz para la generación de carbono -carbono dobles enlaces , [3] se descubrió que selenoxides someten a un proceso similar, aunque mucho más rápidamente. La mayoría de los selenoxidos se descomponen en los alquenos correspondientes a temperaturas entre -50 y 40 ° C. La evidencia sugiere que la eliminación es sincronizada ; sin embargo, puede producirse epimerización tanto en el carbono como en el selenio (ambos estereogénicos ) durante la reacción. Como los selenóxidos se pueden preparar fácilmente a partir de derivados carbonílicos nucleofílicos ( enoles y enolatos ), [4] la eliminación del selenóxido se ha convertido en un método general para la preparación de compuestos carbonílicos α, β-insaturados.
(1)
Mecanismo
La eliminación de selenoxidos tiene lugar a través de una vía de eliminación intramolecular sin . Los enlaces carbono - hidrógeno y carbono- selenio son coplanarios en el estado de transición. [5]
(2)
La reacción es altamente trans- selectiva cuando se emplean compuestos de α-fenilselenocarbonilo acíclicos . Se favorece la formación de dobles enlaces conjugados. Los dobles enlaces endocíclicos tienden a predominar sobre los exocíclicos , a menos que no haya hidrógeno sin disponible en el anillo. El selenio en estas reacciones es casi siempre estereogénico, y el efecto de epimerización en selenio (que es ácido - catalizada y se produce fácilmente) en la reacción de eliminación es casi desconocido. En un ejemplo, la separación y el calentamiento de los selenoxidos 1 y 2 revelaron que 2 se descompone a 0 ° C, mientras que 1 , que presumiblemente tiene más dificultades para acceder a la conformación syn necesaria para la eliminación, es estable a 5 ° C. [6]
(3)
Los estudios del efecto de isótopos cinéticos han encontrado una relación de factores preexponenciales de A H / A D de 0,092 para las reacciones de eliminación de sulfóxido, lo que indica que el efecto túnel cuántico juega un papel importante en el proceso de transferencia de hidrógeno. [7] [8]
Alcance y limitaciones
Reactivos selanilantes y oxidantes
La α-selanilación de compuestos de carbonilo se puede lograr con reactivos de selanilación electrófilos o nucleófilos . Por lo general, se utilizan compuestos fenilseleno simples en las reacciones de eliminación; aunque los 2-nitrofenilselenuros reaccionan más rápidamente, son más costosos de preparar y los fenilselenidos normalmente reaccionan en minutos. Los reactivos de selanilación electrófilos se pueden usar junto con enoles , enolatos o enoléteres . Los reactivos fenilselanantes incluyen:
- Diselenuro de difenilo
- Cloruro de benceneselanilo
- Bromuro de benceneselanilo
- Cloruro de benceneselinilo
- Bencenesolenolato de sodio
- Seleniuro de trimetilsililfenilo
El agente oxidante más común empleado es el peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ). [9] A veces se usa en exceso, para superar la descomposición catalítica del H 2 O 2 por el selenio; sin embargo, se ha observado una oxidación no deseada del material de partida en estas condiciones. También se ha observado oxidación de productos (a través de la reacción de Baeyer-Villiger , por ejemplo). [10]
(4)
Para sustratos cuyas olefinas producto son sensibles a la oxidación, se puede emplear ácido metacloroperoxibenzoico (mCPBA) como oxidante. Oxida los seleniuros por debajo de la temperatura a la que se descomponen en alquenos; por lo tanto, todo el oxidante se consume antes de que comience la eliminación. Es necesario tamponar con una base de amina antes de calentar para evitar reacciones secundarias mediadas por ácidos. [11]
(5)
El ozono , que proporciona sólo dioxígeno como subproducto después de la oxidación, se utiliza para oxidar los seleniuros cuando se requieren condiciones especiales para la termólisis o se requiere un cuidado extremo durante el tratamiento. Las quinonas se pueden sintetizar a partir de los correspondientes compuestos carbonílicos insaturados cíclicos utilizando este método. [12]
(6)
Sustratos
Los aldehídos α-fenilseleno , que normalmente se preparan a partir de los correspondientes éteres enólicos , normalmente se oxidan con mCPBA u ozono, ya que el peróxido de hidrógeno provoca una sobreoxidación. α-fenilseleno cetonas se pueden preparar por formación de enolato de control cinético y atrapando con un reactivo electrófilo selanylating tal como cloruro de benzeneselenyl. Una segunda desprotonación, que forma un enolato sustituido con selenio, permite la alquilación o hidroxialquilación de estos sustratos. [13]
(7)
Los sustratos sensibles a las bases se pueden selanilar en condiciones catalizadas por ácido (como enoles) usando cloruro de benceneslenilo. El ácido clorhídrico generado durante la selanilación del enol transitorio cataliza la tautomerización . [14]
(8)
La reacción de seleno- Pummerer es una reacción secundaria importante que puede ocurrir en condiciones en las que hay ácido presente. [15] La protonación del intermedio selenóxido, seguida de la eliminación del hidróxido y la hidrólisis , conduce a compuestos de α-dicarbonilo. La reacción no es un problema para carbonilos más ricos en electrones; en general, se observan menos reacciones secundarias en las eliminaciones de ésteres y amidas . [15]
(9)
Una segunda reacción secundaria importante en las reacciones de cetonas y aldehídos es la selanilación del selenóxido intermedio. Este proceso conduce a productos de eliminación que retienen un enlace carbono-selenio, [16] y es más difícil de prevenir que la reacción seleno-Pummerer. Los selenoxidos terciarios, que no pueden someterse a enolización, no reaccionan más con los electrófilos de selenio.
(10)
Comparación con otros métodos
Las eliminaciones análogas de sulfóxido son generalmente más difíciles de implementar que las eliminaciones de selenóxido. La formación del enlace carbono- azufre generalmente se logra con cloruros de sulfenilo altamente reactivos , que deben prepararse para su uso inmediato. Sin embargo, los sulfóxidos son más estables que los selenoxidos correspondientes y, por lo general, la eliminación se lleva a cabo como una operación distinta. Esto permite optimizar las condiciones de termólisis (aunque las altas temperaturas requeridas pueden provocar otros procesos térmicos). Además, los sulfóxidos pueden llevarse a cabo a través de múltiples etapas sintéticas antes de que se lleve a cabo la eliminación. [17]
(11)
La combinación de éteres de silil enol con acetato de paladio (II) (Pd (OAc) 2 ), la oxidación de Saegusa , da enonas . Sin embargo, la reacción requiere cantidades estequiométricas de Pd (OAc) 2 y, por tanto, no es susceptible de síntesis a gran escala. [18] Se han desarrollado variantes catalíticas. [19]
(12)
Para los compuestos de β-dicarbonilo, el DDQ se puede utilizar como agente oxidante en la síntesis de enedionas. Además, algunos sistemas especializados dan mejores rendimientos tras la oxidación de DDQ. [20]
(13)
Ver también
- Oxidación de Saegusa-Ito
Referencias
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