Reordenamiento 2,3-Wittig

Reacción química

El reordenamiento de [2,3]-Wittig es la transformación de un éter alílico en un alcohol homoalílico mediante un proceso pericíclico concertado . Debido a que la reacción es concertada, exhibe un alto grado de estereocontrol y puede emplearse en las primeras etapas de una ruta sintética para establecer la estereoquímica. Sin embargo, el reordenamiento de Wittig requiere condiciones fuertemente básicas, ya que es esencial un intermedio carbanión. El reordenamiento de [1,2]-Wittig es un proceso competitivo. ^[1]

Introducción

Los reordenamientos sigmatrópicos [2,3] ocurren para una variedad de grupos X e Y (ver más abajo). Cuando X es un carbanión e Y un alcóxido , el reordenamiento se llama reordenamiento [2,3]-Wittig y los productos son pent-1-en-5-oles. El reordenamiento [1,2]-Wittig, que produce pent-5-en-1-oles isoméricos , es un proceso competitivo que tiene lugar a altas temperaturas. ^[2] Debido a la alta economía de átomos y la estereoselectividad del reordenamiento [2,3], ha ganado una considerable utilidad sintética. El carbanión se genera por litiación directa de sustratos moderadamente ácidos, transmetalación de estaño o litiación reductiva de O,S-acetales. Se han utilizado métodos estereoselectivos que emplean materiales de partida quirales para efectuar la inducción asimétrica o la diastereoselección simple ^[3].

(1)

Mecanismo y estereoquímica

Mecanismo prevaleciente

Después de la formación del carbanión, el reordenamiento de [2,3]-Wittig es rápido y selectivo a bajas temperaturas. Sin embargo, si se permite que la mezcla de reacción alcance temperaturas superiores a -60 °C, el reordenamiento de [1,2] se vuelve competitivo. ^[4]

(2)

El estado de transición postulado posee una estructura de cinco miembros, similar a una envoltura. ^[5] El grupo unido al carbanión (G) puede ocupar una posición pseudoecuatorial o pseudoaxial, aunque la primera suele ser la preferida. Los sustituyentes grandes en el otro lado del oxígeno del éter prefieren ocupar la posición exo (R _E ) para evitar la tensión A ^1,3 . Estas restricciones conducen a una preferencia por el producto syn de los isómeros ( Z ) y los productos anti de los isómeros ( E ); sin embargo, se conocen algunas excepciones a esta regla. ^[6]

(3)

Variantes estereoselectivas

Las variantes estereoselectivas del reordenamiento [2,3]-Wittig han empleado tres estrategias: diastereoselección basada en un estereocentro existente y establecido, colocación de un auxiliar quiral en el material de partida cuya configuración no se ve afectada por la reacción y el uso de una base quiral. La estrategia de diastereoselección relativa funciona bien sólo para un número limitado de grupos G, pero normalmente da como resultado altos rendimientos porque no es necesario eliminar ni modificar ningún grupo auxiliar quiral. El estereocentro opuesto al carbanión normalmente debe ser terciario (en lugar de cuaternario) para imponer la colocación del sustituyente más grande en la posición RE _. [ ^7]

(4)

El método de inducción asimétrica se basa en estereocentros ya establecidos en el material de partida que no se ven afectados por la reacción (auxiliares quirales). El mayor éxito se ha logrado colocando estos estereocentros en el grupo G ^[8] o en un sustituyente unido al extremo del doble enlace. ^[9] Las relaciones diastereoméricas superiores a 90:10 son comunes para estas reacciones; sin embargo, la eliminación del auxiliar quiral a veces es difícil. ^[10]

(5)

El uso de bases quirales ha permitido obtener productos de reordenamiento enantioenriquecidos en unos pocos casos ^[11] , aunque este método no parece ser general. La enantioselectividad en estas reacciones suele ser baja, lo que sugiere que la asociación entre el ácido conjugado de la base y el carbanión reordenador es probablemente débil.

(6)

Alcance y limitaciones

Una variedad de éteres alílicos experimentan la transposición de Wittig; el requisito fundamental es la capacidad de generar el carbanión apropiado en el sustrato. Esto exige hidrógenos ácidos, un grupo funcional reducible o un enlace carbono-metal. Históricamente, se han utilizado grupos alquenilo , alquinilo y fenilo para acidificar la posición α. Se toleran los alquinos terminales libres, aunque los rendimientos son mayores cuando se utilizan alquinos protegidos con sililo. ^[12]

(7)

Cuando se utiliza un alqueno como grupo estabilizador de aniones G, surgen problemas de selectividad en relación con el sitio del carbanión. Los grupos estabilizadores de aniones como (trimetil)sililo o metiltio proporcionan una selectividad de sitio prácticamente completa. ^[13]

(8)

Los grupos carbonilo también pueden utilizarse como grupo estabilizador de aniones; los grupos carbonilo son particularmente útiles para reordenamientos asimétricos que emplean auxiliares quirales. ^[14]

(9)

Un método altamente enantioselectivo que emplea complejos de cromo-carbonilo implica el uso del anillo de fenilo acidificado como grupo estabilizador de aniones. ^[15]

(10)

El hecho de que el sustrato deba contener hidrógenos ácidos adyacentes al oxígeno del éter fue una limitación importante de la reacción original. Por ello, el desarrollo de métodos de transmetalación que permitieron la generación selectiva de carbaniones a partir de enlaces carbono-estaño representó un avance metodológico profundo. Como resultado, el alcance de los grupos que se podían unir al centro aniónico se expandió drásticamente. ^[6]

(11)

Aplicaciones sintéticas

Los productos de la transposición [2,3]-Wittig de los éteres bis(alílicos) son 1,5-dien-3-oles. Estos sustratos pueden sufrir la transposición oxi-Cope tras la desprotonación , lo que produce carbonilos δ,ε-insaturados. Esta estrategia sigmatrópica en tándem se ha empleado en la síntesis de algunos productos naturales, entre ellos la brevicomina y el oxocrinol. ^[16]

(12)

Variaciones

Una variación del reordenamiento 2,3-Wittig es el reordenamiento de Wittig-Still ^[17]

Condiciones y procedimiento experimental

Condiciones típicas

Los reordenamientos deben realizarse a temperaturas inferiores a −60 °C para evitar el reordenamiento competitivo [1,2]. Normalmente, el simple tratamiento del sustrato con n -butillitio es suficiente para provocar el reordenamiento. Las reacciones que involucran butillitio deben realizarse bajo nitrógeno o argón con estricta exclusión del agua.

Véase también

Reordenamiento de sonrisas

Referencias

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[1] Nakai, T.; Mikami, K. (2004). "El reordenamiento [2,3]-Wittig". Reacciones orgánicas . doi :10.1002/0471264180.or046.02. ISBN 0471264180.

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[13] Mikami, K.; Kishi, N.; Nakai, T. (1989). "Regiocontrol dirigido por silicio en reordenamientos de Witting de éteres bis-alílicos y éteres alil propargílicos". Chem. Lett . 18 (9): 1683–1686. doi :10.1246/cl.1989.1683.

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[15] Uemura, M.; Nishimura, H.; Minami, T.; Hayashi, Y. (1991). "Complejos de (.eta.6-Arene)cromo en síntesis orgánica: Síntesis de ácido (.+-.)-dihidroxicerrulático". J. Am. Chem. Soc . 113 (14): 5402. doi :10.1021/ja00014a036.

[16] Mikami, K.; Nakai, T. (1982). "Aplicaciones del reordenamiento en tándem (2,3)-Wittig-oxy-Cope a las síntesis de exo-brevicomina y oxocrinol. El alcance y la limitación de las secuencias sigmatrópicas como método sintético para cetonas δ,ε-insaturadas". Chem. Lett . 11 (9): 1349–1352. doi :10.1246/cl.1982.1349.

[17] Rycek Lukas, Hudlicky Tomas (2017). "Aplicaciones del reordenamiento de Wittig-Still en la síntesis orgánica". Angewandte Chemie International Edition . 56 (22): 6022–6066. doi :10.1002/anie.201611329. PMID 28211171.