Eliminación de selenóxido
Método para la síntesis química de alquenos a partir de selenóxidos

La eliminación de selenóxido (también llamada α-seleniación) [1] es un método para la síntesis química de alquenos a partir de selenóxidos . Se utiliza más comúnmente para sintetizar compuestos carbonílicos α,β-insaturados a partir de los análogos saturados correspondientes. [2] Está relacionada mecánicamente con la reacción de Cope .

Mecanismo y estereoquímica

Después del desarrollo de la eliminación de sulfóxido como un método eficaz para generar enlaces dobles carbono - carbono , [3] se descubrió que los selenóxidos experimentan un proceso similar, aunque mucho más rápido. La mayoría de los selenóxidos se descomponen en los alquenos correspondientes a temperaturas entre −50 y 40 °C. La evidencia sugiere que la eliminación es sin ; sin embargo, la epimerización tanto en carbono como en selenio (ambos estereogénicos ) puede ocurrir durante la reacción. Como los selenóxidos se pueden preparar fácilmente a partir de derivados carbonílicos nucleofílicos ( enoles y enolatos ), [4] la eliminación de selenóxido se ha convertido en un método general para la preparación de compuestos carbonílicos α,β-insaturados.

(1)

Mecanismo

La eliminación de los selenóxidos se produce a través de una vía de eliminación de syn intramolecular . Los enlaces carbono- hidrógeno y carbono- selenio son coplanares en el estado de transición. [5]

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La reacción es altamente trans -selectiva cuando se emplean compuestos acíclicos de α-fenilselenocarbonilo. Se favorece la formación de dobles enlaces conjugados. Los dobles enlaces endocíclicos tienden a predominar sobre los exocíclicos , a menos que no haya hidrógeno syn disponible en el anillo. El selenio en estas reacciones es casi siempre estereogénico, y el efecto de la epimerización en el selenio (que es catalizada por ácido y ocurre fácilmente) en la reacción de eliminación es casi desconocido. En un ejemplo, la separación y el calentamiento de los selenóxidos 1 y 2 revelaron que 2 se descompone a 0 °C, mientras que 1 , que presumiblemente tiene más dificultad para acceder a la conformación syn necesaria para la eliminación, es estable a 5 °C. [6]

(3)

Los estudios del efecto isotópico cinético han encontrado una relación de factores preexponenciales de AH / AD de 0,092 para las reacciones de eliminación de sulfóxido, lo que indica que la tunelización cuántica juega un papel importante en el proceso de transferencia de hidrógeno. [ 7 ] [8]

Alcance y limitaciones

Reactivos selanilantes y oxidantes

La α-selanilación de compuestos carbonílicos se puede lograr con reactivos selanilantes electrofílicos o nucleofílicos . Por lo general, se utilizan compuestos fenilselénicos simples en reacciones de eliminación; aunque los 2-nitrofenilselenuros reaccionan más rápidamente, son más costosos de preparar y los fenilselenuros reaccionan típicamente en minutos. Los reactivos selanilantes electrofílicos se pueden usar junto con enoles , enolatos o éteres enólicos . Los reactivos fenilselenantes incluyen:

El agente oxidante más común empleado es el peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ). [9] A veces se utiliza en exceso para superar la descomposición catalítica del H 2 O 2 por el selenio; sin embargo, se ha observado una oxidación no deseada del material de partida en estas condiciones. También se ha observado la oxidación de productos (a través de la reacción de Baeyer-Villiger , por ejemplo). [10]

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Para los sustratos cuyas olefinas productoras son sensibles a la oxidación, se puede emplear ácido metacloroperoxibenzoico (mCPBA) como oxidante. Oxida los seleniuros por debajo de la temperatura a la que se descomponen en alquenos; por lo tanto, todo el oxidante se consume antes de que comience la eliminación. Es necesario tamponarlos con una base de amina antes del calentamiento para evitar reacciones secundarias mediadas por ácido. [11]

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El ozono , que produce únicamente dioxígeno como subproducto después de la oxidación, se utiliza para oxidar seleniuros cuando se requieren condiciones especiales para la termólisis o se requiere un cuidado extremo durante el procesamiento. Las quinonas se pueden sintetizar a partir de los compuestos carbonílicos insaturados cíclicos correspondientes utilizando este método. [12]

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Sustratos

Los α-fenilseleno aldehídos , que se preparan habitualmente a partir de los éteres enólicos correspondientes , se oxidan habitualmente con mCPBA u ozono, ya que el peróxido de hidrógeno provoca una sobreoxidación. Las α-fenilseleno cetonas se pueden preparar mediante la formación de enolato controlada cinéticamente y atrapando con un reactivo selanilante electrofílico como el cloruro de bencenoselenilo. Una segunda desprotonación, que forma un enolato sustituido con selenio, permite la alquilación o hidroxialquilación de estos sustratos. [13]

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Los sustratos sensibles a bases pueden selanilarse en condiciones catalizadas por ácidos (como enoles) utilizando cloruro de bencenoselenilo. El ácido clorhídrico generado durante la selanilación de enoles transitorios cataliza la tautomerización . [14]

(8)

La reacción de seleno- Pummerer es una reacción secundaria importante que puede ocurrir en condiciones en las que hay ácido presente. [15] La protonación del intermedio selenóxido, seguida de la eliminación del hidróxido y la hidrólisis , conduce a compuestos de α-dicarbonilo. La reacción no es un problema para los carbonilos más ricos en electrones; por lo general, se observan menos reacciones secundarias en las eliminaciones de ésteres y amidas . [15]

(9)

Una segunda reacción secundaria importante en las reacciones de cetonas y aldehídos es la selanilación del selenóxido intermedio. Este proceso conduce a productos de eliminación que conservan un enlace carbono-selenio [16] y es más difícil de prevenir que la reacción de seleno-Pummerer. Los selenóxidos terciarios, que no pueden experimentar enolización, no reaccionan más con los electrófilos de selenio.

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Comparación con otros métodos

Las eliminaciones de sulfóxido análogas son generalmente más difíciles de implementar que las eliminaciones de selenóxido. La formación del enlace carbono- azufre se logra generalmente con cloruros de sulfenilo altamente reactivos , que deben prepararse para su uso inmediato. Sin embargo, los sulfóxidos son más estables que los selenóxidos correspondientes, y la eliminación generalmente se lleva a cabo como una operación separada. Esto permite optimizar las condiciones de termólisis (aunque las altas temperaturas requeridas pueden causar otros procesos térmicos). Además, los sulfóxidos pueden pasar por múltiples pasos sintéticos antes de que se lleve a cabo la eliminación. [17]

(11)

La combinación de éteres de sililo enol con acetato de paladio(II) (Pd(OAc) 2 ), la oxidación de Saegusa , produce enonas . Sin embargo, la reacción requiere cantidades estequiométricas de Pd(OAc) 2 y, por lo tanto, no es susceptible de síntesis a gran escala. [18] Se han desarrollado variantes catalíticas. [19]

(12)

En el caso de los compuestos β-dicarbonílicos, el DDQ puede utilizarse como agente oxidante en la síntesis de endionas. Además, algunos sistemas especializados ofrecen mejores rendimientos en la oxidación del DDQ. [20]

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Véase también

Referencias

  1. ^ TW Graham Solomons; Craig B. Fryhle (2008). "Capítulo 17 Aldehídos y cetonas, parte II: enoles e iones enolato". Química orgánica, novena edición . Wiley. pág. 759. ISBN 978-0-470-16982-7.
  2. ^ Reich, HJ; Wollowitz, S. (1993). "Preparación de compuestos carbonílicos α,β-insaturados y nitrilos mediante eliminación de selenóxido". Org. React. 44 : 1. doi :10.1002/0471264180.or044.01. ISBN  978-0-471-26418-7.
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  5. ^ Sharpless, KB; Young, MW; Lauer, RF (enero de 1973). "Reacciones de selenóxidos: eliminación térmica e intercambio de H218O". Tetrahedron Letters . 14 (22): 1979–1982. doi :10.1016/S0040-4039(01)96098-8.
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