En la estereoquímica de la cetonización de enoles y enolatos , se proporciona una teoría que explica la diastereoselectividad [1] observada en la conversión de ciertos enoles y enolatos en la correspondiente cetona.
Introducción
Las cetonas y sus correspondientes enoles son isómeros , denominados tautómeros . Estos son fácilmente interconvertibles. Pero los enoles simples no son generalmente estables y tienen una energía considerablemente más alta que las cetonas correspondientes. Sin embargo, un gran número de reacciones orgánicas se desarrollan a través de intermedios enólicos. Por tanto, el comportamiento de los enoles es fundamental para comprender la miríada de reacciones orgánicas.
Muchos de estos enoles, formados en una reacción orgánica, a priori , pueden conducir hacia adelante y producir dos diastereómeros en la cetonización. Si se conoce la estereoquímica de la cetonización de estos intermedios enólicos, entonces se puede predecir la estereoquímica de innumerables reacciones orgánicas .
Se propuso en 1955 [2] que la protonación cinética de especies enólicas procede con un estado de transición temprano con el carbono alfa cercano a sp2 hibridado . El donante de protones se acerca selectivamente a la cara menos obstaculizada del enolato, lo que conduce al menos estable de dos diastereómeros. Las reacciones controladas de esta manera incluyen:
- (a) descarboxilación de ácidos malónicos
- (b) descarboxilación de beta- cetoácidos
- (c) la adición de Michael de nucleófilos a compuestos carbonílicos insaturados
- (d) la reducción de abedul de enones
- (e) la desprotonación - protonación de compuestos carbonílicos
- (f) la deshalogenación de alfa- halocetonas
- (f) la reacción de Norrish Tipo II
- y muchos más. [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
Control cinético o termodinámico
La protonación de la cara menos obstaculizada de un enol conduce al menos estable de dos, a priori , diastereoisómeros . En este ejemplo [6] hay dos reacciones diferentes que proporcionan el enol como un intermedio transitorio. Uno es el tratamiento de una α-bromocetona con HI diluido en acetona . El segundo es la reacción de un acetato de enol con metillitio . La primera de las dos reacciones es un ejemplo de reversibilidad microscópica . Esto es lo contrario de la bromación de una cetona , una reacción bien conocida que se produce a través del enol como intermedio. Este es un ejemplo con extrema estereoselectividad debido al grave impedimento estérico de un etano-puente.
Tanto con un catalizador ácido como con un catalizador básico como el etóxido de sodio se consigue un equilibrio termodinámico . El diastereoisómero formado tiene ahora el grupo acetilo ecuatorial .
Figura 2. Equilibrio de los diastereómeros a través del enol común.
Caso inusual de fenil piridil enol
La Figura 3 muestra los resultados de la cetonización para los dos diastereómeros fenil-piridilo. En el isómero exo-piridilo de la izquierda, el control de impedimento estérico habitual bloquea la protonación desde arriba. Es decir, el grupo fenilo se coloca directamente encima del carbono alfa enólico y la protonación debe producirse desde abajo. Por el contrario, en el caso del isómero endopiridilo de la derecha, el resto piridilo básico demuestra ser capaz de recoger el protón primero y luego entregarlo al carbono alfa desde este lado superior impedido. Los resultados de la liberación intramolecular de protones son los opuestos a la estereoquímica común. [9]
Figura 3. Dos diastereómeros de fenil-piridil enol.
Un ejemplo típico; un enol generado a partir de una alfa-bromocetona
Figura 4. El ejemplo de cetonización del enol de 4-fenil-1-benzoilciclohexano.
En este ejemplo, el enol intermedio se genera a partir del estereoisómero cis o trans del 1-bromo-1-benzoil-4-fenilciclohexano usando zinc como reactivo. La aproximación endoprotónica está bloqueada por dos hidrógenos axiales. Este ejemplo es algo más típico que los mostrados anteriormente, ya que la estereoselectividad [1] está solo en el rango del 60 al 70 por ciento, lo que favorece la formación del producto cis (menos estable). [10]
Referencias
- ^ a b (a) "Control de superposición de reacciones carbanionoides. I. Estereoselectividad en la epoxidación alcalina", Zimmerman, HE; Singer, L .; Thyagarajan, BSJ Am. Chem. Soc., 1959, 81, 108 - 116. (b) Eliel, E., "Stereochemistry of Carbon Compound", McGraw-Hill, 1962 págs. 434-436.
- ^ a b "La estereoquímica de la reacción de cetonización de Enols" , Zimmerman, HE J. Org. Chem. , 1955, 20, 549-557.
- ^ (a) "La estereoquímica de la reacción de cetonización de Enols. III", Zimmerman, HE; Giallombardo, HJ J. Am. Chem. Soc. , 1956, 78, 6259-6263.
- ^ (b) "La estereoquímica de la cetonización. IV", Zimmerman, HE J. Am. Chem. Soc., 1957 , 79, 6554-6558.,
- ^ (c) "La estereoquímica de la cetonización. X. Enoles de alfa-haloácidos", Zimmerman, HE; Cutshall, TW J. Am. Chem. Soc. , 1959, 81, 4305-4308.
- ^ a b c (d) "Selectividad endo-exo mejorada en la estereoquímica de la cetonización de Enols", Zimmerman, HE; Linder, LW J. Org. Chem. , 1985, c48, 1637-1646.
- ^ (e) "Protonación cinética de enoles, enolatos y análogos; la estereoquímica de la cetonización", Zimmerman, HE Accounts of Chem. Res. 1987, 20, 263-268.
- ^ (f) “La estereoquímica de la tautomería enol alénica; Generación independiente y reactividad ”Zimmerman, HE; Pushechnikov, A., Eur J. Org. Chem. , 2006, 15 3491-3497.
- ^ a b (g) “Protonación estereoselectiva inter e intramolecular de Enols”, Zimmerman, HE; Wang, P., J. Org. Chem. 2002, 69, 9216-9226.
- ^ "La estereoquímica de la protonación. XI", Zimmerman, HE; Mariano, PS, J. Am. Chem. Soc., 1968, 90, 6091-6096.