Metátesis de alquinos
Esquema de reacción de la metátesis de alquinos: los sustituyentes están coloreados.

La metátesis de alquinos es una reacción orgánica que implica la redistribución de los enlaces químicos de los alquinos . La reacción requiere catalizadores metálicos. Los estudios mecanísticos muestran que la conversión se produce a través de la intermediación de complejos de alquilidinas metálicas . [1] [2] [3] La reacción está relacionada con la metátesis de olefinas .

Historia

El sistema Mortreux consiste en un sistema catalizador de molibdeno hexacarbonil resorcinol. Los sustituyentes fenilo y p -metilfenilo en el grupo alquino están desordenados.

La metátesis de alquinos catalizada por metales fue descrita por primera vez en 1968 por Bailey et al. El sistema de Bailey utilizó una mezcla de óxidos de tungsteno y silicio a temperaturas de hasta 450 °C. En 1974, Mortreux informó del uso de un catalizador homogéneo (hexacarbonilo de molibdeno a 160 °C) para observar un fenómeno de mezcla de alquinos, en el que un alquino asimétrico se equilibra con sus dos derivados simétricos. [4] El sistema de Mortreux consta del precatalizador de molibdeno hexacarbonilo de molibdeno Mo (CO) 6 y el cocatalizador de resorcinol . En 1975, TJ Katz propuso un carbino metálico (es decir, alquilidino) y un metalaciclobutadieno como intermediarios. En 1981, RR Schrock caracterizó varios complejos de metalaciclobutadieno que eran catalíticamente activos. [5]

Mecanismo de metátesis de alquinos a través de un intermediario de metalaciclobutadieno

Los catalizadores de molibdeno con ligandos derivados de anilina son catalizadores muy eficaces. [6]

  • Catalizadores para la metátesis de alquinos
  • "catalizadores de dosel"
    "catalizadores de dosel"
  • Alquilidino de renio d2 de baja valencia y estable al aire
    Alquilidino de renio d2 de baja valencia y estable al aire
  • Varios catalizadores de metátesis de alquinos basados ​​en Schrock
    Varios catalizadores de metátesis de alquinos basados ​​en Schrock

Los llamados "catalizadores de dosel" que contienen ligandos tripodales son particularmente activos y fáciles de preparar. [7] [8] Estudios experimentales y computacionales exhaustivos mostraron que los metalatetrahedranos eran especies aislables pero dinámicas dentro del ciclo catalítico. [9] También se han desarrollado catalizadores de metátesis de alquinos utilizando complejos de renio (V). [10] Dichos catalizadores son estables al aire y tolerantes a diversos grupos funcionales, incluidos los ácidos carboxílicos .

Degradación del catalizador

Las vías de degradación típicas de estos catalizadores incluyen la hidrólisis y la oxidación.

La dimerización de las unidades de alquilidina sigue siendo posible, como se puede ver en el complejo 28, que se aisló en pequeñas cantidades. Además de las vías de descomposición por colisión bimolecular o hidrólisis, los complejos de alquilidina de Schrock se degradan tras el intento de metátesis de los alquinos terminales . El paso crítico ocurre después de la formación del metalaciclo y consiste en una activación transanular de CH con formación de un desprotio-metalaciclobutadieno y pérdida concomitante de un ligando alcóxido. Este curso de reacción sigue siendo viable para las nuevas alquilidinas con ligandos silanolato. Específicamente, el compuesto 29 se pudo aislar tras la adición de 1,10-fenantrolina. Como resultado, los alquinos terminales no se pueden metatizar bajo el sistema de catálisis existente con una eficiencia similar. [11]

En la práctica, se utiliza 5 Å MS como eliminador de butino para desplazar el equilibrio hacia los productos.

Metátesis de alquinos con cierre de anillo

General

La metátesis de alquinos se puede utilizar en operaciones de cierre de anillo y RCAM significa metátesis de alquinos con cierre de anillo. La molécula olfativa civetona se puede sintetizar a partir de un dialquino. Después del cierre de anillo, el nuevo triple enlace se reduce estereoselectivamente con hidrógeno y el catalizador de Lindlar para obtener el Z -alqueno ( los E -alquenos cíclicos están disponibles a través de la reducción de Birch ). Una fuerza impulsora importante para este tipo de reacción es la expulsión de pequeñas moléculas gaseosas como el acetileno o el but-2-ino .

Síntesis de civetona. Paso 1: metátesis de alquinos, paso 2: reducción de Lindlar

El mismo procedimiento de dos pasos se utilizó en la síntesis del ciclofano turriane, de origen natural.

Síntesis de turriane. Paso 1: metátesis de alquinos, paso 2: reducción de Lindlar, PMB = grupo protector para-metoxibencilo. La reacción asistida por microondas reduce el tiempo de reacción de 6 horas a 5 minutos.

Los complejos de alquilidina de trisamidomolibdeno (VI) catalizan la metátesis de alquinos. [12]

Síntesis de productos naturales

El RCAM también puede utilizarse como paso estratégico en la síntesis total de productos naturales . [13] Algunos ejemplos muestran el poder de estos catalizadores. Por ejemplo, el RCAM puede servir como paso clave en la síntesis total de hibridalactona prostanoide marina , donde se toleran epóxido , olefina interna y éster. [14]

Otro ejemplo muestra que un enino altamente funcionalizado , que presenta una unidad de tiazolidinona rara, puede metatizarse bajo un catalizador de Mo(III), ni este heterociclo inusual que contiene azufre ni el glicósido terciario propenso a la eliminación plantearon ningún problema en el paso de cierre del anillo. [15]

La síntesis total de espirastrellólido F emplea la metátesis de alquinos en un solo paso. [16] La estructura molecular de este potente inhibidor de la fosfatasa está decorada con no menos de 21 centros estereogénicos y presenta un dieno lábil salteado en la cadena lateral. Su núcleo macrocíclico incorpora un anillo de tetrahidropirano , una unidad espirocetal, así como un motivo bis-espirocetal clorado muy inusual. Específicamente, una secuencia de RCAM acoplada con una acetalización catalizada por oro construye con éxito el sistema policíclico en la etapa tardía de la síntesis.

Metátesis cruzada de nitrilo y alquino

Al reemplazar un alquilidina de tungsteno por un nitruro de tungsteno e introducir un nitrilo , la metátesis cruzada de nitrilo-alquino o NACM acopla dos grupos nitrilo para formar un nuevo alquino. El nitrógeno se recolecta mediante el uso de un alquino de sacrificio (no se forma N2 elemental ) : [17] [18]

Metátesis cruzada de nitrilo y alquino

Véase también

Referencias

  1. ^ Fürstner, A.; Davies, PW (2005). "Metátesis de alquinos". Chemical Communications (18): 2307–2320. doi :10.1039/b419143a. PMID  15877114. S2CID  40674318.
  2. ^ Daesung Lee; Iván Volchkov; Sang Young Yun (2020). Cha, Jin K (ed.). "Metátesis de alquinos". Reacciones orgánicas : 613–931. doi :10.1002/0471264180.o102.02. ISBN 9780471264187.S2CID243319519  .​
  3. ^ Cui, Mingxu; Jia, Guochen (20 de julio de 2022). "Química organometálica de complejos de alquilidina de metales de transición centrados en reacciones de metátesis". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 144 (28): 12546–12566. doi :10.1021/jacs.2c01192. ISSN  0002-7863. PMID  35793547.
  4. ^ Fürstner, A.; Mathes, C.; Lehmann, CW (1999). " Complejos Mo[N( t -Bu)(Ar)] 3 como precursores de catalizadores: activación in situ y aplicación a reacciones de metátesis de alquinos y diquinos". J. Am. Chem. Soc. 121 (40): 9453–9454. doi :10.1021/ja991340r. hdl : 11858/00-001M-0000-0024-1DF5-F .
  5. ^ Schrock, RR; Clark, DN; Sancho, J.; Wengrovius, JH; Rocklage, SM; Pedersen, SF (1982). "Complejos de neopentilidina de tungsteno(VI)". Organometallics . 1 (12): 1645–1651. doi :10.1021/om00072a018.
  6. ^ Mortreux, Andre (1974). "Metátesis de alquinos mediante un catalizador de molibdeno hexacarbonil-resorcinol". Chemical Communications (19): 786–787. doi :10.1039/C39740000786.
  7. ^ Hillenbrand, Julius; Fürstner, Alois (2020). ""Catalizadores de dosel" para la metátesis de alquinos: complejos de alquilidina de molibdeno con una estructura de ligando tripodal". J. Am. Chem. Soc . 142 (25): 11279–11294. doi :10.1021/jacs.0c04742. PMC 7322728. PMID  32463684 . 
  8. ^ Thompson, Richard; Lee, Semin (2019). "Ligando de silóxido de vaina como andamio para la metátesis de alquinos catalizada por molibdeno y el aislamiento de un intermediario metalatetrahedrano dinámico". Organometallics . 38 (21): 4054–4059. doi :10.1021/acs.organomet.9b00430. S2CID  208749731.
  9. ^ Thompson, Richard; Lee, Semin (2021). "Impacto de los ligandos y los metales en la formación de intermediarios metalacíclicos y un mecanismo no tradicional para catalizadores de metátesis de alquinos del grupo VI". J. Am. Chem. Soc . 143 (24): 9026–9039. doi :10.1021/jacs.1c01843. ISSN  0002-7863. PMC 8227475. PMID 34110130  . 
  10. ^ Cui, Mingxu; Jia, Guochen (2020). "Metátesis robusta de alquinos catalizada por complejos de alquilidina d2 Re(V) estables al aire". J. Am. Chem. Soc . 142 (31): 13339–13344. doi :10.1021/jacs.0c06581. PMID  32673485. S2CID  220608736.
  11. ^ Coutelier, Olivier (2006). "Metátesis de alquinos terminales: un paso más hacia la selectividad" (PDF) . Adv. Synth. Catal . 348 (15): 2038. doi :10.1002/adsc.200606116.
  12. ^ Wei Zhang; Yunyi Lu; Jeffrey S. Moore (2007). "Preparación de un complejo de propilidina de trisamidomolibdeno(VI)". Org. Synth . 84 : 163. doi :10.15227/orgsyn.084.0163.Wei Zhang; Hyeon Mo Cho; Jeffrey S. Moore (2007). "Preparación de un macrociclo basado en carbazol mediante metátesis de alquinos impulsada por precipitación". Org. Synth . 84 : 177. doi :10.15227/orgsyn.084.0177. S2CID  93992722.
  13. ^ Fürstner, Alois (29 de septiembre de 2021). "El ascenso de la metátesis de alquinos al estado de nivel estratégico". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 143 (38): 15538–15555. doi :10.1021/jacs.1c08040. ISSN  0002-7863. PMC 8485352. PMID 34519486  . 
  14. ^ Hickmann, Volker; Fürstner, Alois (2011). "Síntesis totales sin grupos protectores y basadas en catálisis de las oxilipinas marinas hibridalactona y las ecklonialactonas A, B y C". J. Am. Chem. Soc . 133 (34): 13471–13480. doi :10.1021/ja204027a. PMID  21780792.
  15. ^ Fürstner, Alois (2007). "Síntesis total de los macrólidos que se unen a la actina, latrunculina A, B, C, M, S y 16-epi-latrunculina B". Chem. Eur. J. 13 ( 1): 115–134. doi : 10.1002/chem.200601135 . PMID  17091520.
  16. ^ Fürstner, Alois (2011). "Síntesis total de segunda generación de espirastrellólido F metil éster: la ruta de los alquinos". Angew. Chem. Int. Ed . 50 (37): 8739–8744. doi :10.1002/anie.201103270. PMID  21793139. S2CID  205364111.
  17. ^ Geyer, AM; Gdula, RK; Wiedner, ES; Johnson, MJA (2007). "Metátesis cruzada catalítica de nitrilo y alquino". J. Am. Chem. Soc. 129 (13): 3800–3801. doi :10.1021/ja0693439. PMID  17355136.
  18. ^ Ritter, S. (26 de marzo de 2007). "Metátesis cruzada de nitrilo y alquino". Chemical & Engineering News .
  • Metátesis de alquinos en síntesis orgánica
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