En química orgánica , la reacción Mallory es un fotoquímica -cyclization- eliminación reacción de di arilo - etileno estructuras para formar fenantrenos y otra forma policíclico hidrocarburos aromáticos policíclicos y compuestos heteroaromáticos. [1] [2] Este nombre de reacción lleva el nombre de Frank Mallory , quien lo descubrió mientras era estudiante de posgrado. [3]
Bajo irradiación ultravioleta, el estilbeno y sus derivados se someten a una ciclación intramolecular para formar dihidrofenantrenos . En presencia de un oxidante , los dihidrofenantrenos se aromatizan para dar aromáticos policíclicos. Normalmente, los propios dihidrofenantrenos son relativamente inestables y revierten a cis- estilbenos en ausencia de un agente de retención de hidrógeno. Los estilbenos adecuadamente sustituidos pueden sufrir procesos irreversibles de eliminación de rearomatización o de desplazamiento [1, n] en ausencia de un oxidante. Aril eninas, [4] derivados de estilbeno heteroatómicos (p. Ej. Amidas [5]), y los sustratos que contienen un solo heteroátomo en lugar del doble enlace estilbeno [6] también experimentan la reacción.
Mecanismo y estereoquímica
Independientemente de la presencia o ausencia de un oxidante, el primer paso de la reacción es la excitación fotoquímica de un estilbeno o estructura similar, que conduce a la formación de un dihidrofenantreno o intermedio similar. Para el estilbeno y otras sustancias químicas que contienen un enlazador de doble enlace entre los dos anillos aromáticos, la estructura excitada puede sufrir una isomerización cis - trans reversible . Aunque solo las estructuras cis pueden sufrir la etapa de ciclación por sí mismas, las estructuras trans pueden isomerizarse in situ y luego ciclar. [2] De acuerdo con las reglas de Woodward-Hoffmann , el análisis de simetría orbital molecular de la reacción fotoquímica del sistema de seis electrones explica la configuración relativa trans en los centros recién unidos mediante un proceso conrotatorio . [7]
Esta ciclación es reversible, pero en su lugar pueden ocurrir otras reacciones posteriores, dependiendo de los detalles estructurales y de si están presentes otros reactivos.
Condiciones oxidativas
En presencia de un agente oxidante , el intermedio ciclado se puede oxidar para aromatizar los anillos. Por ejemplo, el dihidrofenantreno se convierte en fenantreno. El oxígeno y el yodo son los oxidantes más comúnmente empleados.
Condiciones no oxidativas
Para la mayoría de los sustratos, en ausencia de un oxidante, el intermedio de dihidrofenantreno puede abrirse reversiblemente al correspondiente cis- estilbeno. Sin embargo, los estilbenos adecuadamente sustituidos se ciclan de forma irreversible si puede tener lugar un proceso de eliminación aromatizante o de desplazamiento de hidrógeno. A continuación se proporcionan ejemplos de estas transformaciones. [8] [9] [10]
Alcance y limitaciones
La fotociclización se puede realizar con sustratos de estilbeno sustituidos en orto , meta y para . Los sustratos sustituidos en orto generalmente dan fenantrenos sustituidos en 1, a menos que el sustituyente sea un buen grupo saliente, en cuyo caso se produce la eliminación para formar fenantreno no sustituido. [11] meta - Sustratos sustituidos dan mezclas de productos 2 y 4 sustituidos.
La sustitución del doble enlace exocíclico se tolera bien. Los compuestos aromáticos policíclicos se pueden sintetizar utilizando sustratos que contienen múltiples anillos aromáticos. [9]
Derivados de estilbeno que contienen sistemas aromáticos condensados pueden ciclarse usando cualquiera de los dos no equivalentes orto carbonos. Qué carbono reacciona depende de factores tanto estéricos como electrónicos. Electrónicamente, se prefiere el intermedio de dihidrofenantreno que presenta una mayor estabilización aromática. Por ejemplo, en el 1-naftil-2-feniletileno, los factores electrónicos favorecen la formación de 1 sobre 2 en una proporción de 98,5: 1,5. [12]
Los sustratos de orto- terfenilo se ciclan a los correspondientes trifenilenos en presencia de un oxidante, como el yodo. El oxígeno no es satisfactorio porque la apertura del anillo a terfenilo altamente estabilizado es más rápida que la oxidación cuando se usa oxígeno. [13]
Las amidas pueden ciclar para formar lactamas. Los ésteres, que existen principalmente en la conformación trans sobre el enlace sencillo CO, no se someten a este proceso de manera eficiente. [14]
La fotociclización también puede formar anillos de cinco miembros. En la serie de vinil naftaleno, son posibles procesos oxidativos [10] y no oxidativos; aunque este último requiere un catalizador de transferencia de protones. [15]
La ciclación de arilvinil- o diarilaminas proporciona indolinas y carbazoles, respectivamente. En un ejemplo interesante, el uso de luz polarizada circularmente proporcionó 3 en un ligero exceso enantiomérico. [dieciséis]
En 2015, Li y Twieg informaron sobre un derivado novedoso de las fotociclizaciones de tipo Mallory y lo llamaron Fotociclodehidrofluoración (PCDHF). En la ciclación de un estilbeno (u orto-terfenilo) con un grupo pentafluorofenilo, el átomo de flúor puede usarse como un grupo saliente fácil. [17]
Aplicaciones sintéticas
La fotociclización se puede utilizar como el paso final de una secuencia para generar un anillo aromático fusionado en una posición bencílica. Después de la bromización bencílica con N- bromosuccinimida, la transformación en la sal de fosfonio y una reacción de Wittig con aldehído anaromático, la fotociclización fusiona los anillos aromáticos. La iteración de esta secuencia da como resultado helicenos. [18]
Ver también
Hay varios otros métodos disponibles para sintetizar el sistema de anillo de fenantreno; sin embargo, la mayoría de estos son más largos o menos tolerantes a grupos funcionales que la fotociclización. La reacción de Haworth y la expansión del anillo de tipo Wagner-Meerwein son dos de esas alternativas. [19]
Referencias
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