El efecto Thorpe-Ingold , el efecto gem-dimetil o la compresión angular es un efecto observado en química donde los sustituyentes grandes favorecen el cierre del anillo y las reacciones intramoleculares. El efecto fue informado por primera vez por Beesley, Thorpe e Ingold en 1915 como parte de un estudio de reacciones de ciclización . [1] Desde entonces se ha generalizado a muchas áreas de la química. [2]
Las tasas comparativas de formación de lactona (lactonización) de varios ácidos 2-hidroxibencenopropiónicos ilustran el efecto. La colocación de un número creciente de grupos metilo acelera el proceso de ciclación. [3]
Una aplicación de este efecto es la adición de un carbono cuaternario (por ejemplo, un grupo gem- di metilo ) en una cadena de alquilo para aumentar la velocidad de reacción y / o la constante de equilibrio de las reacciones de ciclación. Un ejemplo de esto es una reacción de metátesis de olefinas : [4] En el campo de los foldameros de péptidos , los residuos de aminoácidos que contienen carbonos cuaternarios como el ácido 2-aminoisobutírico se utilizan para promover la formación de ciertos tipos de hélices. [5]
Una explicación propuesta para este efecto es que el tamaño aumentado de los sustituyentes aumenta el ángulo entre ellos. Como resultado, el ángulo entre los otros dos sustituyentes disminuye. Al acercarlos, las reacciones entre ellos se aceleran. Por tanto, es un efecto cinético.
El efecto también tiene cierta contribución termodinámica ya que la energía de deformación in silico disminuye al pasar del ciclobutano al 1-metilciclobutano y al 1,1-dimetilciclobutano en un valor entre 8 kcal / mol [6] y 1,5 kcal / mol. [7] Un ejemplo notable del efecto Thorpe-Ingold en la catálisis supramolecular lo dan los derivados de difenilmetano provistos de grupos guanidinio. [8] Estos compuestos son activos en la escisión del compuesto modelo de ARN HPNP. La sustitución del grupo metileno del espaciador de difenilmetano original con restos de ciclohexilideno y adamantilideno mejora la eficacia catalítica, con aceleraciones del efecto de gema dialquilo de 4,5 y 9,1, respectivamente.
Referencias
- ^ Beesley, Richard Moore; Ingold, Christopher Kelk ; Thorpe, Jocelyn Field (1915). "CXIX.-La formación y estabilidad de espiro -compuestos. Parte I. Spiro -compuestos de ciclo hexano" . J. Chem. Soc., Trans . 107 : 1080–1106. doi : 10.1039 / CT9150701080 .
- ^ Shaw, BL (1975). "Formación de grandes anillos, reacciones de metalación interna y efectos de entropía interna". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 97 (13): 3856–3857. doi : 10.1021 / ja00846a072 .
- ^ Michael N. Levine, Ronald T. Raines "Bloqueo de trimetilo: un desencadenante de la liberación molecular en química, biología y farmacología (perspectiva)" Chem. Sci., 2012, volumen 3, 2412–2420. doi : 10.1039 / C2SC20536J
- ^ Fürstner, A; Langemann, K. (1996). "Una síntesis total concisa de Dactylol mediante metátesis de cierre de anillo" (PDF) . J. Org. Chem. 61 (25): 8746–8749. doi : 10.1021 / jo961600c . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0024-07AC-2 .
- ^ Misra, Rajkumar; George, Gijo; Reja, Rahi M .; Dey, Sanjit; Raghothama, Srinivasarao; Gopi, Hosahudya N. (2020). "Visión estructural en péptidos híbridos ε-hélices" . Comunicaciones químicas . 56 (14): 2171–2173. doi : 10.1039 / C9CC07413A . ISSN 1359-7345 .
- ^ Energía de deformación convencional en ciclobutano sustituido con dimetilo y el efecto gem-dimetilo Ashley L. Ringer † y David H. Magers J. Org. Chem. 2007 , 72, 2533–2537 doi : 10.1021 / jo0624647
- ^ El efecto gem-dimetil revisado Steven M. Bachrach J. Org. Chem. 2008 , 73, 2466–2468 doi : 10.1021 / jo702665r
- ^ Cooperación guanidina-guanidinio en fosfodiesterasas artificiales bifuncionales basadas en espaciadores de difenilmetano; Efecto de gem-dialquilo sobre la eficiencia catalítica Riccardo Salvio, Luigi Mandolini, Claudia Savelli J. Org. Chem. 2013 , 78, 7259-7263 doi : 10.1021 / jo401085z
Ver también
- Efecto quelante
- Ángulo Flippin-Lodge