La reacción de Shapiro o descomposición de tosilhidrazona es una reacción orgánica en la que una cetona o aldehído se convierte en un alqueno a través de una hidrazona intermedia en presencia de 2 equivalentes de reactivo de organolitio . [1] [2] [3] La reacción fue descubierta por Robert H. Shapiro en 1967. [4] La reacción de Shapiro se utilizó en la síntesis total de Nicolaou Taxol . [5] Esta reacción es muy similar a la reacción de Bamford-Stevens., que también implica la descomposición básica de tosilhidrazonas.
Mecanismo de reacción
En un preludio de la reacción real de Shapiro, una cetona o un aldehído (1) se hace reaccionar con p -toluensulfonilhidrazida [6] (2) para formar una p -toluensulfonilhidrazona (o tosilhidrazona ) que es una hidrazona (3) . Dos equivalentes de una base fuerte como el n- butillitio extraen el protón de la hidrazona (4) seguido del protón α menos ácido al carbono de la hidrazona (5) , formando un carbanión . El carbanión luego se somete a una reacción de eliminación que produce un doble enlace carbono-carbono y expulsa el anión tosilo , formando un anión diazonio (6) . Este anión de diazonio luego se pierde como nitrógeno molecular dando como resultado una especie de vinil-litio (7) , que luego puede reaccionar con varios electrófilos , incluida la neutralización simple con agua o un ácido (8) .
Alcance
La posición del alqueno en el producto está controlada por el sitio de desprotonación por la base de organolitio. En general, el sitio menos sustituido, cinéticamente favorecido, de las tosilhidrazonas diferenciadas sustituidas se desprotona selectivamente, lo que conduce al intermedio de vinil-litio menos sustituido . Aunque existen muchas reacciones secundarias para el grupo funcional de vinilo-litio , en la reacción de Shapiro en particular se agrega agua , lo que resulta en la protonación del alqueno . [7] Otras reacciones de compuestos de vinil-litio incluyen reacciones de alquilación con, por ejemplo, haluros de alquilo . [8]
Es importante destacar que la reacción de Shapiro no se puede utilizar para sintetizar 1-litioalquenos (y los derivados funcionalizados resultantes), ya que las sulfonilhidrazonas derivadas de los aldehídos experimentan una adición exclusiva de la base de organolitio al carbono del doble enlace C – N. [9]
Reacción catalítica de Shapiro
Las reacciones tradicionales de Shapiro requieren cantidades estequiométricas (a veces en exceso) de base para generar los reactivos de alquenil-litio. Para combatir este problema, Yamamoto y colaboradores desarrollaron una ruta estereoselectiva y regioselectiva eficiente a los alquenos usando una combinación de cetona fenilaziridinilhidrazonas como equivalentes de arenosulfonilhidrazona con una cantidad catalítica de amidas de litio. La fenilaziridinilhidrazona requerida se preparó a partir de la condensación de undecan-6-ona con 1-amino-2-fenilaziridina. El tratamiento de la fenilaziridinilhidrazona con 0,3 equivalentes de LDA en éter dio como resultado el alqueno que se muestra a continuación con una relación cis : trans de 99,4: 0,6. La relación se determinó mediante análisis de GLC capilar después de la conversión en los correspondientes epóxidos con mCPBA. La carga de catalizador se puede reducir a 0,05 equivalentes en el caso de una reacción a escala de 30 mmol.
La alta estereoselectividad se obtiene mediante la abstracción preferencial del α-metileno sin hidrógeno a la fenilaziridina, y también se explica por la quelación interna del intermedio litiado. [10]
Una reacción de Shapiro-Suzuki combinada in situ en una olla
La reacción de Shapiro también se puede combinar con la reacción de Suzuki para producir una variedad de productos olefínicos. Keay y sus colaboradores han desarrollado una metodología que combina estas reacciones en un proceso de un solo recipiente que no requiere el aislamiento del ácido borónico , un revés del acoplamiento tradicional de Suzuki. Esta reacción tiene un amplio alcance, tolerando una gran cantidad de trisilhidrazonas y haluros de arilo, así como varios solventes y fuentes de Pd. [11]
Una aplicación de la reacción de Shapiro en síntesis total
La reacción de Shapiro se ha utilizado para generar olefinas hacia productos naturales complejos. K. Mori y sus colaboradores querían determinar la configuración absoluta del grupo fitocasano de una clase de productos naturales llamados fitoalexinas . Esto se logró mediante la preparación de la (-) - fitocasano D de origen natural a partir de la cetona ( R ) - Wieland-Miescher . En el camino hacia el (-) - fitocasano D, se sometió una cetona tricíclica a las condiciones de reacción de Shapiro para producir el producto de alqueno cíclico. [12]
Ver también
- Yodación de hidrazona
- Reducción de Wolff-Kishner
Referencias
- ^ Shapiro, RH ; Lipton, MF; Kolonko, KJ; Buswell, RL; Capuano, LA (1975). "Tosilhidrazonas y reactivos de alquil-litio: más sobre la regioespecificidad de la reacción y la captura de tres intermedios". Tetrahedron Lett. 16 (22-23): 1811-1814. doi : 10.1016 / S0040-4039 (00) 75263-4 .
- ^ Shapiro, Robert H. (1976). "Alquenos de Tosilhidrazonas". Reacciones orgánicas . Org. Reaccionar. 23 . págs. 405–507. doi : 10.1002 / 0471264180. o023.03 . ISBN 978-0471264187.
- ^ Adlington, Robert M .; Barret, Anthony GM (1983). "Aplicaciones recientes de la reacción de Shapiro". Acc. Chem. Res. 16 (2): 55–59. doi : 10.1021 / ar00086a004 .
- ^ Shapiro, Robert H .; Heath, Marsha J. (1967). "Tosilhidrazonas. V. Reacción de tosilhidrazonas con reactivos de alquil-litio. Una nueva síntesis de olefinas". Mermelada. Chem. Soc. 89 (22): 5734–5735. doi : 10.1021 / ja00998a601 .
- ^ Nicolaou, Kyriacos C .; Sorensen, Erik J. (1996). Clásicos en síntesis total: objetivos, estrategias, métodos . Wiley . ISBN 9783527292318.
- ^ Friedman, Lester; Litle, Robert L .; Reichle, Walter R. (1960). " p- toluenosulfonilhidrazida" . Síntesis orgánicas . 40 : 93.; Volumen colectivo , 5 , p. 1055
- ^ Shapiro, RH ; Duncan, JH (1971). "2-borneno (1,7,7-trimetilbiciclo [2.2.1] hept-2-eno)" . Síntesis orgánicas . 51 : 66. doi : 10.15227 / orgsyn.051.0066 .; Volumen colectivo , 6
- ^ Chamberlin, A. Richard; Liotta, Ellen L .; Bond, F. Thomas (1983). "Generación y reacciones de reactivos de alquenil-litio: 2-butilborneno" . Síntesis orgánicas . 61 : 141. doi : 10.15227 / orgsyn.061.0141 .; Volumen colectivo , 7 , p. 77
- ^ Chamberlin, A. Richard; Bloom, Steven H. (1990). "Litioalquenos de arenosulfonilhidrazonas". Org. Reaccionar. 39 (1): 1–83. doi : 10.1002 / 0471264180. o039.01 .
- ^ Maruoka, Keiji; Oishi, Masataka; Yamamoto, Hisashi (1991). "La reacción catalítica de Shapiro". Mermelada. Chem. Soc. 118 (9): 2289–2290. doi : 10.1021 / ja951422p .
- ^ Passafaro, Marco S .; Keay, Brian A. (1996). "Una reacción de Shapiro-Suzuki combinada in situ de una olla ". Tetrahedron Lett. 37 (4): 429–432. doi : 10.1016 / 0040-4039 (95) 02210-4 .
- ^ Yajima, Arata; Mori, Kenji (2000). "Síntesis y configuración absoluta de (-) - fitocasano D, una fitoalexina diterpénica aislada de la planta de arroz, Oryza sativa ". EUR. J. Org. Chem. 2000 (24): 4079–4091. doi : 10.1002 / 1099-0690 (200012) 2000: 24 <4079 :: AID-EJOC4079> 3.0.CO; 2-R .