La reacción de Ugi es una reacción multicomponente en química orgánica que involucra una cetona o aldehído , una amina , un isocianuro y un ácido carboxílico para formar una bis- amida . [1] [2] [3] [4] La reacción lleva el nombre de Ivar Karl Ugi , quien informó por primera vez sobre esta reacción en 1959.
Reacción de Ugi | |
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Lleva el nombre de | Ivar Karl Ugi |
Tipo de reacción | Reacción de acoplamiento |
Identificadores | |
Portal de química orgánica | ugi-reacción |
ID de ontología RSC | RXNO: 0000129 |
![La reacción de Ugi](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/6/68/UGI_Reaction_%C3%9C_V.2.svg/550px-UGI_Reaction_%C3%9C_V.2.svg.png)
La reacción de Ugi es exotérmica y generalmente se completa en minutos después de agregar el isocianuro. La alta concentración (0,5 M - 2,0 M) de reactivos proporciona los mayores rendimientos. Los disolventes apróticos polares , como el DMF , funcionan bien. Sin embargo, el metanol y el etanol también se han utilizado con éxito. Esta reacción no catalizada tiene una alta economía atómica inherente ya que solo se pierde una molécula de agua y el rendimiento químico en general es alto. Se han publicado varias revisiones. [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]
Debido a que los productos de reacción son potenciales miméticos de proteínas, ha habido muchos intentos de desarrollar una reacción Ugi enantioselectiva , [13] cuyo primer informe exitoso fue en 2018. [14]
Mecanismo de reacción
A continuación se describe un mecanismo de reacción plausible : [15]
![Detailed Ugi mechanism](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/4/4b/UgiReactionMechanism.png/450px-UgiReactionMechanism.png)
La amina 1 y la cetona 2 forman la imina 3 con pérdida de un equivalente de agua. El intercambio de protones con ácido carboxílico 4 activa el ión iminio 5 para la adición nucleofílica del isocianuro 6 con su átomo de carbono terminal al ión nitrilo 7 . En este intermedio tiene lugar una segunda adición nucleofílica con el anión ácido carboxílico a 8 . El paso final es una transposición de Mumm con transferencia del grupo acilo R4 del oxígeno al nitrógeno. Todos los pasos de la reacción son reversibles excepto el reordenamiento de Mumm, que impulsa toda la secuencia de reacción.
En la reacción de Passerini relacionada (que carece de la amina), el isocianuro reacciona directamente con el grupo carbonilo, pero otros aspectos de la reacción son los mismos. Esta reacción puede tener lugar al mismo tiempo que la reacción de Ugi, actuando como fuente de impurezas.
Variaciones
Combinación de componentes de reacción
El uso de componentes de reacción bifuncionales aumenta enormemente la diversidad de posibles productos de reacción. Asimismo, varias combinaciones conducen a productos estructuralmente interesantes. La reacción de Ugi se ha aplicado en combinación con una reacción intramolecular de Diels-Alder [16] en una reacción prolongada de varios pasos.
Una reacción por derecho propio es la reacción de Ugi-Smiles con el componente de ácido carboxílico reemplazado por un fenol . En esta reacción, el reordenamiento de Mumm en el paso final es reemplazado por el reordenamiento de Smiles . [17]
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Reacción de Ugi-Diels-Alder | Reacción Ugi – Smiles |
Otra combinación (con tratamiento por separado del intermedio Ugi) es una con la reacción de Buchwald-Hartwig . [18] En el -de Heck Ugi reacción un acoplamiento arilo-arilo de Heck se realiza en un segundo paso. [19]
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Reacción de Ugi-Buchwald-Hartwig [20] | Reacción de Ugi-Heck [21] |
Combinación de amina y ácido carboxílico.
Varios grupos han utilizado β-aminoácidos en la reacción de Ugi para preparar β-lactámicos. [22] Este enfoque se basa en la transferencia de acilo en el reordenamiento de Mumm para formar el anillo de cuatro miembros. La reacción transcurre con un rendimiento moderado a temperatura ambiente en metanol con formaldehído o una variedad de aril aldehídos. Por ejemplo, el p -nitrobenzaldehído reacciona para formar la β-lactama que se muestra con un rendimiento del 71% como una mezcla diastereomérica 4: 1 :
![An example of the use of the Ugi reaction to form a beta-lactam](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/0/09/UgiBetaLactam.png/600px-UgiBetaLactam.png)
Combinación de compuesto carbonílico y ácido carboxílico.
Zhang y col. [23] han combinado aldehídos con ácidos carboxílicos y han utilizado la reacción de Ugi para crear lactamas de varios tamaños. Short et al. [24] han preparado γ-lactamas a partir de cetoácidos sobre soporte sólido.
Aplicaciones
Bibliotecas químicas
La reacción de Ugi es una de las primeras reacciones que se explota explícitamente para desarrollar bibliotecas químicas. Estas bibliotecas químicas son conjuntos de compuestos que se pueden probar repetidamente. Utilizando los principios de la química combinatoria , la reacción de Ugi ofrece la posibilidad de sintetizar una gran cantidad de compuestos en una reacción, mediante la reacción de varias cetonas (o aldehídos), aminas, isocianuros y ácidos carboxílicos. Luego, estas bibliotecas se pueden probar con enzimas u organismos vivos para encontrar nuevas sustancias farmacéuticas activas. Un inconveniente es la falta de diversidad química de los productos. El uso de la reacción de Ugi en combinación con otras reacciones amplía la diversidad química de posibles productos.
Ejemplos de combinaciones de reacciones de Ugi:
- Isoquinolinas de las reacciones de Ugi y Heck . [25]
Industria farmacéutica
Crixivan se puede preparar mediante la reacción de Ugi. [26]
Además, muchos de los anestésicos de tipo caína se sintetizan mediante esta reacción. Los ejemplos incluyen lidocaína y bupivacaína .
Ver también
- Reacción de Passerini
Referencias
- ^ Ugi I, Meyr R, Fetzer U, Steinbrückner C (1959). "Versuche mit Isonitrilen". Angew. Chem. 71 (11): 386. doi : 10.1002 / ange.19590711110 .
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enlaces externos
- Reacción Ugi: protocolos sintéticos de organic-reaction.com