Un ejemplo es la conversión de
tetrahidrofuranos ?-butirolactonas, o la conversión de
di-n-butil éter a n-butirato de n-butil. Los reactivos
que producen esta transformación con buenos
rendimientos son el tetróxido de ruthenio y el
ácido
tricloroisocianúrico.[1]
1.4. Oxidación de
Aldehídos y Cetonas
Los aldehídos son oxidados fácilmente
a ácidos carboxílicos por la mayoría de
los agentes oxidantes, incluso por el oxígeno del
aire. La oxidación al aire es una reacción en
cadena. Sustancias tales como aminas aromáticas y los
fenoles, inhiben la oxidación al aire.
Oxidación destructiva de
cetonas
El comportamiento de las cetonas respecto a la
oxidación es muy similar al de los alcoholes
terciarios. Para romperlas se emplea a menudo HNO3 caliente y
permanganato ácido o alcalino.
Oxidación de metil y
metiléncetonasOxidación de Reilly. Las
metiléncetonas están sujetas a ataque
oxidativo específico en las posiciones alfa. La
oxidación de Reilly con SeO2 conduce a
alfa-dicetonas.
Oxidación del hipohalito. La
reacción del hipohalito, es un
procedimiento de oxidación que degrada las
metilcetonas a ácidos carboxílicos con un
átomo de carbono menos; algunas metilencetonas se
han degradado de una manera similar.
Oxidación con ácido
nitroso. El ácido nitroso y sus
ésteres, convierten las metilencetonas en
alfa-cetoximas, que por hidrólisis producen
compuestos 1,2-dicetónicos.
Selenéxidos intermedios. El
selenóxido formado a partir del litioenolato de la
ciclohexanona con cloruro de fenilselenio, se elimina
fácilmente, lo que produce un alfa-beta insaturado
carbonilo, compuestos de amplio uso en síntesis
orgánica.
Formación de Lactamas a partir de
cetonas. En realidad el método se dá en
dos etapas, en la primera se forma la hdroxilamina, que
luego es tratada en medio ácido para producir la
transposición de Beckmann y formar la
lactama,
Oxidación de
Rubottom. JOC 1978, 43,
1588
Formación de nitrilos a
partir de aldehídos (reacción de
Schmidt)
Oxidación de aldehídos con
Oxona, (peroximonosulfato potásico).
Tetrahedron 1997, 54, 401
Amidación oxidativa de aldehidos. Una
amidación oxidativa suave y eficiente de los
aldehídos alifáticos y aromáticos,
utiliza las sales de amina hidrocloruradas e
hidroperóxido de terc-butilo como oxidante en
presencia de un catalizador de cobre y plata. (W.-J. Yoo,
C.-J. Li, J. Am. Chem. Soc., 2006,
128, 13064-13065).
Alfa-hidroxilación de
enonas
Hidroxilación
asimétrica.
Con acetato de manganeso
(III).
Hidroxilación de enolatos
de cetonas, ésteres y lactonas.Con reactivos de Molibdeno. MoOPH
[MoO5. Piridina (HMPA)]. JOC 1978,
43,188
Con el Reactivo de Murray
(Dioxiranos). Reviews : Chem , Rev.
1989, 89, 1187; ACR 1989, 27, 205;
Org. Syn. 1996, 74, 91.Oxida los sulfuros a
sulfóxidos y sulfonasOxida las aminas a
amina-N-oxidosOxida los aldehídos a
ácidos carboxílicosProduce la Hidroxilación de
enolatos:
| Este reactivo permite epoxidar, |
Oxidación de sililenol
éteres y enol carbonato de enonas. TL
1995, 36, 3985
Oxidación de enolatos con
oxaziridinas.
Oxidación de a, ß-insaturado
aldehídos a a, ß-insaturado
ácidos. Para esta Interconversión de
grupo funcional se utiliza los iones clorito.
Tetrahedron 1981, 37, 2091.
La adición catalítica
asimétrica de grupos alquilo a cetonas en
condiciones altamente concentradas y libre de solventes
permite la disminución en la carga de catalizador
en un factor de 2 – a 40 veces en comparación con
las condiciones de reacción estándar
empleando tolueno y hexano.
El uso cíclico de enonas conjugadas, sin
disolventes, además de la adición
asimétrica de alquilos es seguida de una
epoxidación diastereoselectiva del enlace
olefínico con solución 5,5 M decano en
solución de terc-butil hidroperóxido,
generándose epoxi alcoholes.( S.-J. Jeon, H. Li, P. J.
Walsh, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127,
16416-16425.)
Epoxidación de
Henbest. Epoxidación dirigida por un grupo
polar.
Para los sistemas acíclicos, la
epoxidación de Henbest, suele ser menos
selectiva
Oxidación de Baeyer–Villiger de
cetonas a ésteres y lactonas. Vía la
inserción de oxígeno con peróxidos y
perácidos. (Ácido m-Cloroperbenzoico,
ácido peracético, peróxido de
hidrógeno, etc).
" La migración de R hacia uno
de los oxígenos en el intermediario formado, es
concertada con la ruptura simultánea del enlace O-O.
No hay pérdida de la estereoquímica del
sustrato
La aptitud migratoria de los grupos sigue
aproximadamente la capacidad del grupo, para estabilizar
la carga positiva, de modo que el siguiente orden es
perfectamente demostrable:
1.5. Oxidación de Fenoles
Los fenoles son muy reactivos ante
agentes oxidantes, los productos de reacción de los
mismos es variable, según el oxidante que se utilice.
Sin embargo el producto más común en los
procesos de oxidación con agentes oxidantes fuertes
y/o débiles es una quinona.
1.5.1. Formación de
quinonas.
|
|
Los fenoles son fácilmente oxidados, a pesar
de la ausencia de un átomo de hidrógeno en el
carbono que lleva hidroxilo. Entre los productos de la
oxidación de fenol con ácido crómico se
obtiene el compuesto dicarbonílico
para-benzoquinona (conocido como 1,4-benzoquinona o
simplemente quinona).
El isómero orto también se conoce, sin
embargo la metaquinona no se conoce que haya sido preparada,
debido a que estructuralmente no son posibles.
Los equilibrios redox entre la hidroquinona y el
catecol dihidroxibenzeno y sus estados de oxidación a
quinonas, se obtienen con oxidantes más suaves que el
cromato (reactivo de Jones).
Cualquier grupo en la posición para
respecto al hidroxilo en los fenoles se elimina en la
oxidación:
Si el grupo en para es un
halógeno[2]el rendimiento de la
oxidación mejora considerablemente. En cambio si se
tiene un grupo -OH o –NH2, los rendimientos son
excelentes en la formación de quinonas.
Formación selectiva de orto quinonas con
IBX
Un método de oxidación eficiente y
regioselectivo de transformación de fenoles a
o-quinonas, se consigue cuando el derivado fenólico se
combina con ácido o-Iodoxibenzoico (IBX) en DMF. Esta
reacción se puede combinar con una reducción,
lo que permite la construcción de una variedad amplia
de ésteres. Esta reacción fue reportada por:
Derek Magdziak, Andy A. Rodriguez,† Ryan W. Van De
Water, and Thomas R. R. Pettus),
Carboxilación de Fenoles
(reacción de Kolbe-Schmitt)
Este proceso es más conocido como la
síntesis de Kolbe-Schmitt y consiste en calentar la
sal del fenóxido de sodio con dióxido de
carbono (CO2) a temperaturas ligeramente mayores a los
100ºC y a una presión de 100 atm. Este
procedimiento sirve para formar el ácido
salicílico.
1.5.2. Oxidación del
persulfato de Elbs
La Oxidación del |
|
Mecanismo de reacción. El
mecanismo de reacción, ha sido postulado considerando
la sustitución para (p), observada con el
carbanión tautomérico del ion fenolato de
partida:
Lo que muestra una sustitución
nucleofílica en el peróxido de oxígeno
del ion peroxodisulfato. Para obtener el producto, los
intermediarios sulfato se hidrolizan al grupo
hidroxilo.
1.5.3. Reacción de
Vilsmeier-Haack.
Ésta es una reacción que permite
introducir el grupo formilo en compuestos fenólicos o
sus derivados como los fenóxidos, el resultado final
puede catalogarse como una forma de oxidación del
sustrato. El reactivo de Vilmeier necesario se prepara a
partir de una mida sustituída con tricloruro de
fosforilo, el cual se hace reaccionar con el fenol y sus
derivados.
1.5.4. Reacción de
Reimer–Thiemann
La reacción de Reimer –
Thiemann, también permite introducir en el anillo
bencénico de los fenoles y sus derivados (así
como otros compuestos con grupos activos sobre el benceno),
el grupo formilo (-CHO), resultando consiguientmente una
oxidación del sustrato.
1.5.5. Otras reacciones de
formilación
Al margen de la reacción de
Gattermann – Koch, se pueden indicar las siguientes dos
reacciones que también permiten introducir en los
fenoles y sus derivados al grupo formilo.
1.5.6. Oxidación–reducción del
resorcinol. Un proceo que permite obtener compuestos
dicetónicos cíclicos en una relación 1
– 3 diCO, parte del resorcinol. El sistema que se usa
es Rh/Al2O3 y H2, NaOH, la transformación que ocurre
se muestra en la siguiente reacción:
1.6. Oxidación de compuestos
nitrogenados
1.6.1. Oxidación de Aminas
Alifáticas.
1.6.1.1. Oxidación de aminas
alifáticas primarias:
( Una de las reacciones de oxidación
clásica de las aminas primarias, es la del KMnO4
neutro y frío, que sobreoxida la imina intermedia
hasta la formación de aldehído. Pero esta
reacción es difícil de controlarla y
normalmente se obtienen mezclas de productos de
oxidación
( Las aminas alifáticas primarias se oxidan
fácilmente a nitrilos por el óxido de cobre
en piridina, como es el caso de los dos sistemas que se
indican a continuación:
( El catalizador Au/TiO2, permite oxidar
aminas alifáticas a amidas. En cambio las diaminas de
cadena lineal extensa y aminas alicíclicas se oxidan a
las correspondientes lactamas:
(Las aminas alifáticas, por
oxidación, pueden también transformarse en
nitroalcanos a través de varias etapas con el reactivo
de Murray (dimetildioxirano).
( Los reactivos de poli (N,
N'-dicloro-N-etilbenceno-1,3-disulfonamida) (PCBS) y N, N,
N', N'-tetraclorobenceno-1,3-disulfonamida (TCBDA) permiten
la preparación de nitrilos, a partir de las aminas
primarias. R. Ghorbani-Vaghei, H. Veisi, Synthesis,
2009, 945-950.
( Un método eficiente y altamente selectivo
para la oxidación de aminas primarias, para formar
nitrilos, se consigue utilizando ácido
tricloroisocianúrico (TCCA) en presencia del
catalizador TEMPO.
Este método permite la síntesis de
varios nitrilos alifáticos, aromáticos y
heterociclos con excelente rendimiento. F.E. Chen, Y.Y.
Kuang, H.F. Dai, L. Lu, M. Huo, Synthesis,
2003, 2629-2631.
( El Rutenio soportado en alúmina
actúa como un catalizador heterogéneo eficaz
para la oxidación de aminas alifáticas poco
activadas al nitrilo correspondiente, con 1 atm de
oxígeno o aire. K. Yamaguchi, N. Mizuno, Angew.
Chem. Int. Ed., 2003, 42,
1480-1483.
( Otra oxidación de aminas alifáticas,
que produce nitrilos, es la siguiente:
1.6.1.2. Oxidación de aminas
alifáticas secundarias. El mismo reactivo de
Murray reacciona con aminas secundarias quirales
produciendo nitroderivados con la misma estereoquímica
que el sustrato:
(El ácido nitroso oxida a las aminas
secundarias alifáticas a la correspondiente
N-nitrosoamina:
( Otros oxidantes comunes, producen las
siguientes transformaciones:
(El ácido de caro, (ácido
peroxosulfúrico) (H2SO5) se prepara a partir de la
reacción del ácido sulfúrico con
peróxido de hidrógeno.
(La reacción de aminas secundarias con
peróxido en presencia de perácidos, forma
óxido de amina que se tautomerizan hacia la
formación más estable como lo constituyen las
dialquilhidroxiaminas respectivas:
1.6.1.3. Oxidación de aminas
alifáticas terciarias
(Oxidación de las carbodiimidas con H2O2
(DCC-H2O2, DIC-H2O2, EDC-H2O2). Las carbodiimidas se forman
por la deshidratación de ureas o de tioureas. Ellos
también se forman por el tratamiento de isocianatos
orgánicos con catalizadores adecuados (por lo general
a base de óxidos fosfoleno); en este proceso, el
anhídrido carbónico se desarrolla desde el
isocianato.
Los óxidos de aminas terciarias tienen
momento dipolar elevado y puntos de fusión altos. El
calentamiento de estos óxidos, genera alquenos
terminales específicos (reacción de
Cope).
(Por otro lado, las aminas terciarias pueden ser
convertidas eficientemente en los correspondientes nitrilos,
con buenos rendimientos por oxidación con
1,3-diiodo-5,5-dimetilidantoina (DIH) en amoníaco
acuoso a 60 ºC. S. Iida, H. Togo, Synlett,
2007, 407-410.
Oxidación de Aminas
AromáticasOxidación de aminas aromáticas
primarias. La oxidación más
común y simple de las aminas aromáticas,
las transforma en quinonas o derivados de la
misma.
(En general la mayoría de |
|
Se ha probado además, que irradiando con
microondas las aminas primarias, los rendimientos son muy
elevados. Sin embargo la oxidación de la anilina,
puede controlarse en los diferentes niveles sucesivos antes
de llegar a un nitrobenceno.
Las ortoquinonas se preparan frecuentemente a partir
de derivados orto-disustituídos de los
correspondientes sistemas aromáticos.
Para la síntesis de quinonas que son
difíciles de preparar por otros métodos, se
hace uso del radical estable nitrosil disulfonato
(ND).
(Una oxidación suave de las aminas
aromáticas, se da con la Oxona (peroximonosulfato
potásico) en medio de acetona acuosa. (Kevis S. Webb).
Esta reacción es compatible con varios grupos
susceptibles de ser también oxidados en el anillo
bencénico.
( La oxidación de aminas aromáticas
primarias con perborato de sodio (SPB) tetrahidrato y
catalizada por el ácido fosfotungstico H3PW. nH2O
forma el nitroderivado correspondiente con buenos
rendimientos. H. Firouzabadi, et. al. Green
Chemistry, 2001, 3, 131-132.
( Oxidación en soluciones
acuosas con fosfinas hidrosolubles y óxido
nítrico disuelto en ácido nitroso. (A. BaKac,
et. al.)
( La oxidación selectiva de
aminas aromáticas a Nitro derivados con el sistema
catalítico yoduro de
potasio-terc-butil hidroperóxido
(TBHP). K. Rajender Reddy.
( Otro procedimiento selectivo importante para
oxidar aminas aromáticas primarias al correspondiente
nitroderivado, radica en el uso de tetraalquil amoniobromato
en medio ácido. Esta reacción es compatible con
muchos grupos funcionales.
( Las aminas primarias aromáticas, pueden ser
oxidadas por el ácido nitroso, para producir sales de
diazonio muy estables, que sirven como intermediarios en
síntesis orgánica, para introducir otros grupos
en el anillo bencénico, que no pueden introducirse de
manera directa.
( El peróxido de hidrógeno en
ácido trifluoro acético (o sea ácido
pertrifluoracético) oxida a las aminas primarias
bencenoides a nitrobencenos con buenos
rendimientos:
(Otro reporte que se conoce en la formación
de nitrilos, se relaciona con la oxidación de aminas
primarias bencílicas con el reactivo DMP, que contiene
el iodo hipervalente (Dess-Martin Periodinanet). Esta
oxidación ocurre directamente sobre las aminas
primarias bencílicas y relacionadas (actúa
también sobre alcoholes), para formar los nitrilos
correspondientes. K. C. Nicolaou, C. J. N. Mathison,
Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44,
5992-5997.
Oxidación de aminas aromáticas
secundarias. Así como las aminas
alifáticas secundarias, las aminas
aromáticas también forman nitrosoaminas con
ácido nitroso.
Oxidación de aminas
aromáticas terciarias. Reaccionan con
ácido nitroso para formar compuestos
N-nitrosoamonio.
Oxidación de oximas
(Las oximas intermedias producidas, se transforman
en lactamas a través de la transposición de
Beckmann. Otros sustratos que proporcionan oximas como
intermediarios, son por supuesto los aldehídos,
cetonas y nitroderivados:
(También se conoce que las oximas, derivados
nitrogenados de aldehídos y/o cetonas, se transforman
con altos rendimientos en el nitrilo correspondiente, a
través de una reacción con cloruro de
sulfometilo, catalizado con grafito. H. Shargi, M. H.
Sarvari, Synthesis, 2003, 243-246.
( Otras cetoximas, preparadas a partir de las
cetonas correspondientes, se someten a la
transposición de Beckmann a la temperatura ambiente
con rendimientos excelentes en la formación de
nitrilos, debido al tratamiento con 2,4,6-tricloro [1,3,5]
triazina (TCT) en N, N-dimetilformamida (DMF). L. De Luca, G.
Giacomelli, A. Porcheddu, J. Org. Chem.,
2002, 67, 6272-6274.
( El [RuCl2 y (p-cimeno)] adsorbidos en el
carbón activado, es un catalizador eficaz, atractivo y
altamente selectivo amigable con el medio ambiente, para su
uso en oxidaciones aeróbicas, oxidaciones
hidrolíticas y deshidrataciones. E. Choi, C. Lee, Y.
Na, S. Chang, Org. Lett., 2002, 4,
2369-2371.
( Las cetoximas se someten a la transposición
de Beckmann cuando se calienta con 0,5 equivalentes molares
de cloral (hidrato) en ausencia de disolventes y
ácidos. Los rendimientos de las correspondientes
amidas fueron excelentes.
Asimismo, las aldoximas aromáticas fueron
deshidratadas a los nitrilos respectivoss con excelentes
rendimientos en condiciones similares.(S. Chandrasekhar, K.
Gopalaiah, Tetrahedron Lett., 2003,
44, 755-756).
( Una oxidación conveniente de oximas a los
compuestos nitro utiliza perborato de sodio en ácido
acético glacial como agente oxidante. G. A. Olah, P.
Ramaiah, C.-S. Lee, G. K. Surya Prakash, Synlett,
1992, 337
Oxidación de Nitrocompuestos
alifáticos.Reacción de Nef. La reacción de
Nef, es una reacción en la que los nitroalcanos,
primarios y/o secundarios se transforman en
aldehídos o cetonas. Las versiones más
populares de esta reacción se ejemplifican a
continuación:
Variantes de la reacción de Nef. Han sido
propuestos una gran variedad de variantes de la
reacción de Nef, con el propósito de
hacerla más selectiva y de alcanzar mayores
rendimientos.
Electrolisis de aniones nitronato. Una
oxidación anódica de aniones nitrona,
proporciona un atractivo método para la
reacción de Nef.
Oxidación con dimetildioxirano. Los
aniones nitrona, de los nitrocompuestos, pueden ser
oxidados con dimetildioxirano, para formar aldehidos y/o
cetonas, con buenos rendimientos.
Oxidación con clorito de sodio. El
hipoclorito de sodio mediante una catálisis con
(CH2Cl2, NaOH, Bu4NHSO4) es también un buen
procedimiento para la oxidación de nitrocompuestos
alifáticos primarios o secundarios, para producir
aldehidos y/o cetonas y se constituye en otra alternativa
complementaria a la reacción de Nef.
Oxidación de nitroarenos
Los nitroarenos reaccionan con aniones de
terc-butil hidroperóxidos de cumilo en
presencia de bases fuertes para formar o y
p-nitrofenoles.
La reacción procede generalmente con alto
rendimiento y es de valor práctico, como un
método de síntesis y fabricación de
nitrofenoles. M. Makosza, K. Sienkiewicz, J. Org.
Chem., 1998, 63, 4199-4208.
Oxidación de Azidas
Una oxidación novedosa de azidas con un no
metal y catalizadores adecuados forma nitrilo, bajo
condiciones libres de solventes y cantidades
catalíticas de KI, DABCO en agua y TBHP a temeperatura
ambiente. Esta oxidación de las azidas catalizada por
elementos no metálicos proporciona buena selectividas
pues no afecta a los enlaces dobles y triples en las
condiciones de reacción
Oxidación de Piridinas.
La elevada energía de resonancia de la
piridina produce una mayor estabilidad a la oxidación
que la encontrada para el benceno. Así el anillo
piridínico resiste casi cualquier tipo de
oxidación. Este comportamiento permite por ejemplo que
en la quinoleína, sea el anillo bencénico el
que sufra rompimiento por oxidación.
Esta extraordinaria estabilidad, ayuda por ejemplo a
que los grupos alquilo sobre el anillo piridínico
puedan ser oxidados fácilmente, ello ocurre cuando las
diferentes picolinas extraídas del alquitrán de
hulla son oxidadas, para formar ácidos
piridincarboxílicos.
Oxidación de Compuestos Aromáticos
Condensados
Los compuestos aromáticos que contienen dos a
más ciclos, son denominados aromáticos
condensados, algunos de ellos poseen importancia comercial o
biológica y son extraídos del alquitrán
de hulla y son la fuente de muchos de sus
derivados
1.7.1. Oxidación de Naftalenos
Contrariamente a lo que ocurre en la serie del
benceno, en la del naftaleno los sustituyentes
alquílicos son más resitentes a la
oxidación que el ciclo, razón por la cual no
pueden obtenerse ácidos carboxílicos por
oxidación de alquilnaftalenos.
La 1,2-naftoquinona es un compuesto sensible, pero
más estable que la 1,2-benzoquinona.
Oxidación del Antraceno y
Fenantreno.Antraceno. El Antraceno y Fenantreno, tienen
tres anillos bencénicos fusionados, en el caso del
Antraceno de manera lineal y de forma angular en el
Fenantreno, por lo que se pueden escribir para cada uno
de ellos varias formas de resonancia. En la
oxidación del antraceno, se observa un ataque a la
posición meso de la estructura
(anillo bencénico interno), produciendosé
la 9, 10 – antraquinona, notablemente estable a una
oxidación posterior.
Por la razón, anteriormente señalada,
se requieren condiciones muy enérgicas para la
sustitución en la antraquinona. Su estabilidad y los
útiles colorantes que se han obtenido con este sistema
cíclico han hecho que la química de las
9,10–antraquinonas sea de mayor interés que la
del propio antraceno.
1.8. Otras Oxidaciones.
1.8.1. Oxidación de
aril-alquilos.
El complejo catiónico [(pymox-Me2) RuCl2]
+ BF4-es un catalizador muy eficaz para la
oxidación de enlaces C-H de aril – alcanos en agua
utilizando terc-butilhidroperóxido como
oxidante para producir diversas aril cetonas a
temperatura ambiente, en agua como disolvente. C. S. Yi,
K.-H. Kwon, D. W. Lee, Org. Lett., 2009,
11, 1567-1569.
El bismuto y la oxidación de arenos –
alquilo con terc-butilo, catalizada por ácido
picolínico en piridina y ácido
acético, dio bencíl cetonas con buenos
rendimientos. Por otra parte, la oxidación de
metilarenos, dio el correspondiente ácido benzoico
sustituido. Y. Bonvin, E. Callens, I. Larrosa, D. A.
Henderson, J. Oldham, A. J. Burton, A. G. M. Barrett,
Org. Lett., 2005, 7,
4549-4552.
1.8.2. Catálisis oxidativa de
dimetilanilinas con alquinos.
Una simple y eficaz catálisis del cobre para
la oxidación de acoplamiento cruzado de
dimetilanilinas con alquinos en presencia de terc-BuOOH
permite la construcción de propargilaminas a
través de una combinación de enlaces C- H sp3 y
sp C- H para la formación de enlaces CC. Z. Li, C.-J.
Li, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126,
11810-11811.
1.8.3. Amidación
catalítica de C- H alílicos y
bencílicos.
Una amidación catalizada por cobre de C- H
alílicos y bencílicos es aplicable a la
unión de un conjunto diverso de especies de
hidrocarburos con aril sulfonamidas, heteroaril, y alquil y
es tolerante a una gran variedad de grupos funcionales. G.
Pelletier, D. A. Powell, Org. Lett., 2006,
8, 6031-6034.
1.8.4. Conversión de
N-Acil aminoácidos en imidas
Los N-acil aminoácidos pueden ser convertidos
en imidas por descarboxilación oxidativa, vía
la descarboxilación inducida por Ag+/Cu2+/S2O82- a
temperatura ambiente en agua, con buenos
rendimientos.
Así la N-benzoilvalina y N-benzoilleucina se
transforman en N-formilbenzamida. W. Huang, M. Wang, H. Yue,
Synthesis, 2008, 1342-1344.
1.8.5. Oxidación de carbamatos.
La oxidación de carbamatos protegidos de
alquillhidrazinas a las hidrazonas correspondientes en las
condiciones de Swern, se producen conaltos rendimientos. La
reacción ocurre con hidracinas que contienen grupos
alquilo primario, secundarios y ramificados
Las condiciones en las que alquilhidrazinas protegidas
puede ser oxidados a la hidrazona correspondiente con buenos
rendimientos, son reportadas, en. Tetrahedron
Letters, Volume 42, Issue 32, 6 August
2001, Page 5587.
1.8.6. Oxidación de Alquilbencenos,
Los alquilbencenos 1º, son ustancias que
fácilmente se oxidan al grupo carboxílico, con
oxidantes fuertes, sin importar el tamaño del grupo
alquilo:
Sin embargo si la ramificación se presenta sobre
cualquiera de los átomos de carbono no ligados al
benceno, el producto será un ácido
carboxílico.
En cambio si el grupo alquilo unido al benceno es
terciario, por ejemplo t-butil, el compuesto es tan estable
que los oxidantes corrientes que forman ácidos
carboxílicos con grupos alquilo primarios,
sencillamente no pueden atacarlo y se conlcuye, que este tipo
de sustratos no son oxidados.
Oxidación parcial de los metilbencenos: El grupo
metilo, puede ser oxidado parcialmente, de manera indirecta,
para introducir el grupo formilo, como puede verse en el
siguiente ejemplo:
Reacciones
de reducción
Todos los agentes reductores inorgánicos
corrientes se usan con frecuencia en química
orgánica; sin embargo, los más útiles son el
hidrógeno (con catalizadores sólidos), los hidruros
metálicos y los metales activos, especialmente el cinc y
el sodio.
La mayoría de las reducciones orgánicas
producen la saturación de los grupos funcionales no
saturados. Sin embargo, también se conocen algunas
reacciones de sustitución reductoras de bastante utilidad
en síntesis orgánica.
Los procesos de reducción más comunes,
comprenden el uso de los siguientes reactivos:
Hidrogenación (hidrogenación
catalítica)
Reactivos de boro
Reactivos de aluminio
Hidruros metálicos
Hidruros de estaño
Silanos
Metales activos disueltos en medio
ácido
2.1. Reducción de enlaces múltiples C
– C.
El procedimiento que más se emplea en la
reducción de alquinos, alquenos, compuestos
aromáticos y sus derivados, es la hidrogenación
catalítica y el diborano.
Hidrogenación
catalítica.
Los catalizadores más utilizados consisten en
metales de transición absorbidos en un soporte
sólido, como por ejemplo: Pd, Pt (finamente dividido),
PtO2 (Adams), Ni y Rh. El soporte puede ser carbono, Al2O3, SiO2,
CaCO3, BaSO4 y los solventes más utilizados llegan a ser
el EtOH, EtOAc (acetato de tilo), Et2O, hexanos, etc.
El Pt se añade como PtO2 y se reduce en el mismo
reactor. El Pd se prepara reduciendo sus sales sobre un soporte
de carbón finamente dividido. Estos catalizadores son muy
activos y permiten la hidrogenación a temperatura ambiente
y presiones de 1 o 2 atm, pero son sumamente caros, por lo cual
deben recuperarse cuidadosamente. La reacción es sensible
a los efectos estéricos y cambios de solvente.
Sistema reductor H2,Pd/C. La
estereoquímica de los productos hidrogenados presenta
adición cis (syn): los dos átomos de
hidrógeno se adicionan a la misma cara del doble
enlace.
El catalizador puede ser "envenenado", para disminuir la
disponibilidad de hidrógenos y así obtener
productos parcialmente hidrogenados como es el caso del paso de
alquinos a alquenos. Por otro lado, los grupos funcionales
polares, como los hidroxilos, a veces dirigen el lugar de
reacción del H2.
También se ha reportado que el complejo de
paladio-fibroína, cataliza de forma quimioselectiva, la
hidrogenación de acetilenos, olefinas y azidas, en la
presencia de cetonas, aldehídos aromáticos y
haluros, así como de los grupos protectores N-Cbz y
ésteres de bencilo, que son fácilmente hidrogenados
con Pd/C o Pd/C(en) como catalizadores. (T. Ikawa, H. Sajiki, K.
Hirota, Tetrahedron, 2005, 61,
2217-2231)
2.1.1.2. El catalizador de Lindlar. Este
catalizador (Pd/BaSO4/quinolina) se halla parcialmente envenenado
para reducir la actividad del hidrógeno, razón por
la cual, sólo se reducen los grupos funcionales más
activos de la molécula en cuestión.
Reducción de Lindlar:
Reducción de Rosenmund. Esta es una
reacción estudiada sobre la reducción de
alcanoílos, donde se obtiene aldehídos como
producto de la reducción y también es aplicable a
la reducción parcial de alquinos. Reacción en la
que se forman los alquenos cis. (Org. Rxn. 1948, 4,
362)
2.1.1.3. Níquel Raney. El níquel
Raney es un catalizador sólido compuesto por granos
porosos y muy finos de una aleación de
níquel-aluminio, se ha utilizado mucho como catalizador
heterogéneo en una gran variedad de síntesis
orgánicas, generalmente hidrogenaciones, gracias a su
estabilidad y gran actividad catalítica a temperatura
ambiente.
El níquel Raney se produce tratando un bloque de
aleación Ni-Al con una solución concentrada de
hidróxido de sodio. Este tratamiento, llamado
"activación", disuelve la mayor parte del aluminio
presente en el bloque, dejando una estructura de níquel
porosa con una gran área superficial, lo que le confiere
su gran actividad catalítica.
Se usa, en la reducción de compuestos con enlaces
múltiples (insaturados), como alquinos, alquenos,
nitrilos, dienos, compuestos aromáticos y carbonilos.
Además reduce enlaces heteroatómicos, como el
enlace N-O del grupo nitro NO2 y las nitrosoaminas
Asimismo, es utilizado en la alquilación
reductiva de aminas y en la aminación de
alcoholes.
En la reducción de un doble enlace C=C (alqueno),
el níquel Raney adiciona el hidrógeno con una
geometría sin.
Catalizadores de Wilkinson. La
hidrogenación catalítica, puede ser
también homogénea, eso sucede cuando se utilizan
los denominados catalizadores de Wilkinson:
, 
En estos procesos, la hidrogenación
es:
Más selectiva para el doble enlace,
Sin isomerizaciones,
Altamente estereoespecífica,
Una adición SYN y
Un medio donde los catalizadores no presentan
envenenamiento.
( Otro aspecto ventajoso de la utilización de los
catalizadores de Wilkinson, radica en que éstos, no
afectan a los grupos: -COOH, -CO-, -CHO, -CN, -NO2 y
-COOR".
( Si en la molécula existen triples y dobles
enlaces, estos últimos se reducen preferentemente,
quedando sin modificación los triples enlaces:
Reducción con NBSH
(2-nitrobencenosulfonilhidracida).
La reducción de alquenos a los alcanos
respectivos, ha sido encarada satisfactoriamente y con mucha
quimioselectividad, con el 2-nitrobencenosulfonilhidracida
(NBSH), preparado a partir de reactivos comerciales, (B. J.
Marsh, D. R. Carbery, J. Org. Chem., 2009,
74, 3186-3188).
Tabla Nº 3. Reducción de olefinas con
NBSH
Tabla Nº 4.Grupos funcionales sensibles a la
hidrogenación catalítica
Moderne Synthetic Reactions. H.O.
House
Los ejemplos que se mencionan en la tabla Nº 3,
muestran que el proceso es compatible con los grupos
ésteres, aminas, amidas, alcoholes, ácidos
carboxílicos y que no reduce los dobles enlaces
conjugados con el grupo carbonilo y presenta preferencia por los
dobles enlaces menos sustituidos. Se supone, que es la diimida
intermedia formada, el responsable de la
reducción
Finalmente, es posible reducir los grupos funcionales
selectivamente, debido a las diferencias de sensibilidad que
muestran estos grupos funcionales hacia la hidrogenación
catalítica, como puede concluirse de la tabla Nº
4.
Otras reducciones catalíticas de
alquenos:
2.1.3.1. Metales disueltos en amoníaco
líquido. Este es el caso particular de metales activos
en solución, donde liberan electrones que se estabilizan
por solvatación, mientras ellos se transforman por
oxidación en los correspondientes cationes y por otra
parte se forma sal con desprendimiento de
hidrógeno
Estos sistemas tienen un fuerte carácter
reductor, no por el hidrógeno desprendido (2), que carece
de presión suficiente para actuar y debido a que no se
halla presente un catalizador, pero si, por la capacidad de
transferencia de electrones del metal en su oxidación
(1).
En relación a este proceso, a través de la
experimentación se han encontrado parejas útiles de
Metal-Donador de protones, con actividad reductora suave y
controlable, entre componentes de actividad metálica y
acidez complementarias, como es el caso de las siguientes
parejas:
Las parejas con actividades similares de sus
componentes, por ejemplo débiles (Fe/NH3), no
presentarían actividad reductiva, por otro lado, si los
pares presentan actividades fuertes (Na/HCl), la reacción
sería violenta o explosiva,
2.1.3.2. Soluciones de Na o Li en amoníaco
líquido (NH3). Sólo en algunos casos se
añade alcohol como fuente de protones y para tamponar la
acumulación del amiduro formado. Las reacciones se suelen
realizar a la temperatura de ebullición del
amoníaco (-35ºC) y como la solubilidad de muchos
compuestos orgánicos en amoniaco líquido a esta
temperatura es baja, se suelen añadir co-disolventes como
éter, tetrahidrofurano o dimetoxietano para facilitar la
solubilidad.
El Na en amoníaco líquido reduce los
alquinos estereoespecíficamente a
trans alquenos:
Dienos conjugados 1,4 – dihidroderivados:
Se reducen al 2-metilbuteno
La reducción de Birch. La
reducción de anillos aromáticos, con
soluciones de sodio o litio en amoníaco líquido,
constituyen un medio útil para la producción de
ciertos compuestos alicíclicos. Una reducción
simple del benceno y bencenos sustituidos se logra por el
tratamiento con solución de electrones ricos de metales
alcalinos, por lo general de litio o de sodio, en
amoníaco líquido.
Esta reacción, se llama Reducción de
Birch, en honor al químico australiano A.J. Birch.
También está relacionada con la reducción de
alquinos a alquenos trans. La reducción se cree
que se produce por una adición por etapas de dos
electrones en el anillo de benceno, seguido por una
protonación en cada etapa, como se ilustra en el diagrama
siguiente.
Estando presentes, sustituyentes en el benceno, los
mismos influyen en la regioselectividad de la reducción de
Birch. El producto está determinado por el sitio de la
primera desprotonación, ya que la segunda
desprotonación ocurre siempre en la posición
contraria a la primera.
Si el sustituyente ubicado en el anillo
bencénico, antes de la reducción, es un donador de
electrones, tal como éteres, aminas y grupos
alquilo, los dobles enlaces que se forman, se
hallarán en posiciones contrarias en el anillo, teniendo
que estar ubicado uno de ellos unido a uno de los grupos
donadores de electrones.
Finalmente los grupos alcoxi (-OR) tienen una influencia
mayor que los alquilo en la dirección de los
sustituyentes.
En la siguiente reacción, se observa que existe
una preferencia por la protonación en los sitios sin
ningún sustituyente (tenga en cuenta que los enlaces
dobles aislados no se reducen a bajas temperaturas de reflujo en
amoníaco líquido, -33 º C). Un grupo de
aniones oxígeno, como en la base conjugada del fenol,
impide que la reducción de Birch se produzca.
La reducción de Birch de un ácido
carboxílico aromático, que además contiene
varios grupos éter, ilustra una vez más la
influencia regio-directiva dominante de un grupo carboxilo,
incluso en forma de carboxilato.
El alfa-anión es lo suficientemente estable que
puede inducir incluso una reacción de eliminación
(primera etapa) y en la regeneración ser alquiladas por un
haluro de alquilo reactivo (segunda etapa).
En el último ejemplo, se muestra que la
reducción de Birch de la piridina, forma una bis-enamina,
la cual por hidrólisis ácida produce una dicetona,
un compuesto 1,5-dicarbonilo.
Metalación reductora de 1,2- diaril
etenos
La reducción de estilbenos con el metal Na en THF
seco permite un fácil acceso a diversos
1,2-diaril-1,2-diisodioetanos. Estos intermediarios
diorganometalicos producen 1,2-diariletanos cuando son tratados
con agua. (U. Azzena, G. Dettori, C. Lubinu, A. Mannu, L. Pisano,
Tetrahedron, 2005, 61,
8663-8668.)
Alternativamente, estos procesos, tienen una utilidad
sintética importante, cuando los
1,2-diaril-1,2-diisodioetanos se tratan con 1,3-dicloropropanos,
se producen, trans-1,2-diarilciclopentanos con buenos
rendimientos
Reducción con Diborano (B2H6)
La acción reductora del diborano (B2H6) disociado
a BH3 en éter o THF, se observó por primera vez en
las reacciones de adición a alquenos y alquinos. Esta
sigue siendo una principal aplicación de este reactivo.
Por otro lado, debido a los efectos de reducción
rápida y completa de los ácidos
carboxílicos, amidas y nitrilos, proporciona uno de los
mejores métodos para reducir los ácidos
carboxílicos a alcoholes primario, aparte del
LiAlH4.
Alquenos: El diborano disuelto en THF, se
adiciona reversiblemente a los alquenos y el compuesto de
adición formado cuando se calienta en ácido
acético (HAc), da origen a un compuesto saturado. Los
compuestos, de adición de borano se pueden oxidar
también como ya se vio con anterioridad en la
formación de alcoholes.
Duan H., S. Sengupta, Petersen JL, NG Akhmedov, X. Shi,
J. Am. Chem. Soc. , 2009, 131 ,
12100-12102),
Los hidruros metálicos como
reductores
Son especies que contienen H(-), con acción
reductora vía transferencia de hidruro (H-). Generalmente
no atacan los enlaces olefínicos en condiciones de
reacción normales. Sin embargo se han producido algunos
hidruros metálicos, para un uso selectivo.
2.3.1. Hidruro de diisobutilaluminio (DIBAL):
Al[CH(CH3)2]2H.
Este hidruro, presenta una baja capacidad reductora y se
caracteriza por poseer un gran volumen, sin embargo, es capaz de
transformar los alquinos en alquenos, con estereoquímica
Z.
En cambio, actúa también sobre los
ésteres, lactonas, nitrilo y amidas,
transformándolos en aldehídos.
2.3.2. Silanos.
Una variedad importante de compuestos del silicio,
denominados en general silanos, son una alternativa de
reducción, para alquenos y alquinos, a través de
dos mecanismos diferentes que utilizan por una parte la
donación de hidruros (H-) o por otra el aporte de
radicales (H.). Como puede verse en los siguientes ejemplos, con
el trietilsilano (Et3SiH):
En estas dos últimas reacciones, se muestra que
el trietilsilano, en presencia de ácido
trifluoroacético, reduce selectivamente a los dobles
enlaces más sustituidos, de manera que por ejemplo, en las
condiciones de la reacción no podrá reducirse
1-penteno.
Los ejemplos muestran cómo el tri-Etilsilano
dispone de hidruros a través de una catálisis, por
lo que puede hidrogenar tanto alquenos como alquinos hasta el
correspondiente alcano. Estas son esencialmente reacciones de
hidrosilación, en el que se elimina en un segundo paso el
sustituto sililo con el solvente protonado.
2.3.3. Acción del Hidruro de aluminio.
Los compuestos alílicos, sufren una
isomerización o reordenamiento del punto de
insaturación, cuando son tratados los iluros de
fósfor con AlH3, como puede verse a
continuación:
2.3.4. Resina de intercambio de borohidruro
(BER).
La resina de intercambio de borohidruro (BER) es un
reactivo conveniente para la reducción quimioselectiva de
compuestos carbonílicos y también para la
aminación reductora. Sin embargo la combinación
BER–Ni2B ha demostrado ser un excelente agente
quimioselectivo para la reducción de olefinas,
halogenuros, azidas y los compuestos nitro en presencia de muchos
otros grupos funcionales, tales como epóxidos,
ésteres, amidas y nitrilos.
Por otra parte, la combinación BER-Cu es un
reactivo elegido para la reducción de derivados del
ácido alfa, beta-insaturados y N-óxidos de
amina.
BER – Ni2B en metanol. Reducción selectiva de
olefinas (N. M. Yoon, J. Choi y H. J. Lee, Bull Korean Chem.
Soc. 14, 543 (1993)):
Se ha encontrado que el BER – Ni2B disuelto en
metanol, presenta una hidrogenación selectiva de olefinas
estructuralmente diferentes. Por ejemplo las olefinas
monsustituidas se hidrogenan a 0ºC en presencia de olefinas
disustituidas y/o trisustituidas y los ésteres insaturados
se hidrogena a 65ºC sin afectar a las olefinas
trisustituidas.
Reducción catalizada por Rh/C.
Una hidrogenación completa de anillos
aromáticos, en codiciones suaves, se logra utilizando como
catalizador heterogéneo, 10% Rh/C, a una temperatura de
80°C en agua y a 5 atm de presión de H2. Este sistema
reductor es aplicable a la hidrogenación de diversos
compuestos heteroaromáticos como alquilbencenos,
bifenilos, piridinas y furanos (Maegawa, A. Akashi, H. Sajiki,
Synlett, 2006, 1440-1442).
2.3.6. Reducción, catalizada por complejos de
Ru.
2.3.6.1. NaH/Complejo de Ru. Complejos de carbeno de
rutenio, son utilizados como catalizadores de metátesis y
una hidrogenación posterior con hidruro de sodio,
produciendo el cierre de anillo (RCM).
La hidrogenación de cyclopentenols se produce
más fácilmente a temperatura ambiente y bajo 1 atm
de hidrógeno en tolueno. B. Schmidt, M. Pohler, Org.
Biomol. Chem., 2003, 1,
2512-2517.
2.3.6.2. H2/Ru(PPh3)2Cl2. Los catalizadores de rutenio
se han utilizado en la preparación de haluros de alquilo
lineales de cualquier longitud, a partir de haluros de alquenilo
y materiales de bajo costo. Las reacciones utilizadas son
transformaciones orgánicas estándar de olefinas de
cadena lineal, con excelentes rendimientos, sin isomerizaciones y
recuperación completa de los materiales de partida sin
reaccionar.(T. W. Baughman, J. C. Sworen, K. B. Wagener,
Tetrahedron, 2004, 60,
10943-10948)
2.4. Halogenuros de alquilo y arilo como
sustratos
La reducción de halogenuros de alquilo a los
alcanos es una transformación práctica frecuente en
muchas síntesis. El reactivo más común
utilizado, es el Bu3SnH, que actúa a través de un
mecanismo de radicales. Debido a la alta toxicidad de los
reactivos de estaño y los problemas de separación
de subproductos de estaño, formado conjuntamente los
productos orgánicos deseados, se han buscado
procedimientos alternativos de reducción, más
amigables.
Los halógenos de una molécula
orgánica se pueden sustituir por hidrógeno
(reducción) de manera directa o indirecta. Así los
procesos reductivos más comunes, son el uso de metales
activos en medio ácidos o alcohólicos, las
reacciones de sustitución nucleofílica de haluros,
las reducciones con hidruro de litio y aluminio (LiAlH4), la
acción directa de la aleación Ni-Al (Niquel –
Raney), y la hidrogenación catalítica.
El orden de deshalogenación en los haluros de
alquilo va paralelo a la energía del enlace entre el
C-halógeno. Siendo por lo tanto rápida y con
aplicación de poca energía para los ioduro de
alquilo y sumamente difícil, para los fluoruros. Por otro
lado la reactividad de los haluros de alquilo 1º, 2º y
3º, dependen de los reactivos empleados.
Descomposición de un compuesto de
Grignard.
Se procede a la formación |
|
Reducción con metales (Método de la
disolución de metales).
Los haluros orgánicos son reducidos por la
reacción de un metal en presencia o ausencia de donadores
de protón. Los metales comúnmente utilizados son
los metales alcalinos (Li, Na, K, aleación de Na-K), los
alcalinotérreos (Mg, Ca, Ba) y otros metales como el Zn,
Fe, etc..
El método clásico que utiliza Na o Li en
amoníaco líquido (Reducción de Birch) es
efectivo para la deshalogenación reductora de haluros de
arilo y vinilo. Este sistema igualmente es utilizado con buenos
rendimientos, en la deshalogenación de haluros de
ciclopropilo y haluros bicíclicos con puente.
Li o Na en Alcohol. Un método
conveniente empleado para la deshalogenación de haluros
de alquilo, es el uso del sistema: Li o Na en alcohol. Este
método es efectivo no sólo para la
reducción de halogenuros de alquilo simples, sino que
también se utiliza para la reducción de
halogenuros que contienen enlaces C=C, sin que los mismos sean
afectados.
Se evita la utilización del NH3 líquido
para la deshalogenación de los haluros de alquilo, en
razón a que se presentan competitivamente las reacciones
de acoplamiento de los grupos alquilo (reacción de
Wurts).
Polvo de Zn en medio ácido o
alcohólico. La reducción directa de un haluro
de alquilo con cinc metálico y ácido, implica la
sustitución de un átomo de halógeno X por
un átomo de hidrógeno. En este proceso el
esqueleto carbonado se mantiene intacto. Esta misma
reacción puede efectuarse en medio de alcohol y
catalizarla con cloruro de níquel (II), para mejorar los
rendimientos.
Otro aspecto interesante, que se presenta con el cinc en
alcohol y NiCl2, es la deshalogenación parcial de haluros
geminales:
Deshalogenación por hidrogenaciónc
atalítica
Se puede afirmar que la mayoría de los sistemas
de hidrogenación catalítica, son capaces de
abstraer el halógeno de los haluros de alquilo y arilo y
sustituirlos por hidrógeno, como puede evidenciarse en los
siguientes casos:
2.4.3.1. Deshalogenación con el sistema
H2/Pd/C y otros. Este sistema, es también eficaz para
reducir haluros de alquilo o cicloalquilo.
La reacción de un haluro de alquilo o arilo, con
H2, catalizado por dicloruro de paladio fijado sobre la
superficie de un polímero, poli (N-vinil-2-pirrolidona)
(PVP-PdCl2), presenta una alta actividad catalítica para
la reducción de haluros orgánicos a presión
atmosférica normal y en presencia de una base. (Zhang
Yiping, Shijian Liao y Xu Yun 1994).
También es posible reducir haluros de arilo,
utilizando como donador de protón al limoneno y calentando
directamente con Pd/C. En estas condiciones es afectado el grupo
-CN.
2.4.3.2. Deshalogenación catalizada por
platino
2.4.3.3. Reducción con Niquel–Raney. El
uso directo de esta aleación en medio básico, es
capaz de separa los halógenos de los compuestos
aromáticos, sin necesidad de una fuente de H2.
2.4.3.4. Otras variantes de catálisis del niquel
metálico. La exposición de cloruros de arilo
(funcionalizados) a cantidades catalíticas de
níquel sobre carbón en presencia de cantidades
estequiométricas de Me2NH • BH3/K2CO3 y reflujadas en
acetonitrilo, conduce a la formación de los arenos
deshalogenados con excelentes rendimientos. (B. H. Lipshutz, T.
Tomioka, K. Sato, Synlett, 2001,
970-973).
2.4.3.5. Reducción con hidruros de cobre
(CuH). Otro metal utilizado con mucha frecuencia es el Cu. El
sistema reductor se prepara con CuI y LiAlH(OMe)3, que origina
in situ, a temperatura ambiente el hidruro
cuproso (CuH) necesario para la reducción de los haluros.
Otras variantes de estos sistemas reductores que también
proporcionan CuH, son las siguientes: LiCuH(n-C4H9), (KCuH2)n,
LinCuH(n+1), utilizando como solvente THF. El sustrato en estos
procesos de reducción mantiene su estructura sin ninguna
variación, lo que no ocurre por ejemplo en la
reducción de alcoholes o sus ésteres
tosilatos.
2.4.3.6. HI catalizada por P4 (rojo).
Actúa sobre haluros de alquilo 1º y |
|
Reducción con cianoborohidruro de sodio
(NaBH3CN).
Los haluros de alquilo 1º y 2º, pueden ser
reducidos al alcano correspondiente con NaBH3CN, disuelto en
Hexametilfosforico triamida (HMPA), este mismo sistema puede
también reducir a los tosilatos, ésteres de los
alcoholes a los correspondientes alcanos.
La selectividad superior de esta reacción de
desplazamiento reductor se demuestra por la inercia de casi todos
los otros grupos funcionales como éster, amida, nitro,
cloro, ciano, alqueno y aldehídos al reactivo
utilizado.
Esta selectividad se vuelve aún más
pronunciada cuando se utiliza cianoborohidruro de
tetrabutilamonio.
Reducción con Silanos.
De hecho, una variedad de derivados del silano han
demostrado ser eficaces reductores, no sólo como donantes
de hidruro, sino también como agentes de transferencia de
átomo de hidrógeno en reacciones de
radicales.
Algunos de los silanos que se han |
|
Tabla Nº 5. Peróxidos iniciadores de
radicales
El proceso requiere de un iniciador de radicales y un
catalizador. Los iniciadores de radicales tradicionalmente
utilizados, se los consigue a través de la
termólisis de varios peróxidos, como puede verse en
la tabla 6. Se han desarrollado varios iniciadores de radicales
modernos, para mejorar los rendimientos de las síntesis,
de los cuales se mencionan a un grupo importante de
compuestos:
No | Acrónimo | Nombre | t1/2 | |||||||||||
1 | AIBN | 2",2"-azobisisobutironitrilo | 1 h a 81 ºC 10 h a 65 ºC En tolueno | |||||||||||
2 | AMVN | 2",2"–azobis–(4–metoxi)–3,4-dimetil | 1 h a 56 ºC 10 h a 33 ºC En tolueno | |||||||||||
3 | APPH | 2",2"-azobis-(2-metilpropionamidina)dihidro | 10 h a 56 ºC en agua | |||||||||||
Tabla No 6. Inciadores de radicales
modernos
2.4.5.1. Trietilsilano (Et3SiH). Halogenuros de
alquilo primario, secundario y terciario RX (X = Cl, Br o I)
saturados, se reducen a las correspondientes alcanos RH con
rendimientos esencialmente cuantitativos con trietilsilano,
reflujando con hexano o ciclohexano en presencia de un iniciador
de radicales y un catalizador adecuado como un alcanotiol
(RSH).
En cambio, la deshalogenación del
4-bromobutanoato de etilo, transcurre con la sustitución
del bromo por H, sin que el grupo éster (–COOEt) sea
afectado y se forme el butanoato de etilo. Si la
deshalogenación de haluros de alquilo o arilo con
trietilsilano, se lleva a cabo con la catálisis de PdCl2
en condiciones leves, la reducción es más eficaz y
la presencia de otros grupos funcionales como éteres o
ésteres no interfieren en el resultado de la
reacción.
Los trieetilsilanos, también son catalizados por
ácidos de Lewis, para mejorar los rendimientos de la
reducción:
Por otro lado, Jian Yang y Maurice Brookhart,
de la Universidad de Carolina del Norte, han descubierto y
desarrollado un procedimiento muy eficiente y amigable del medio
ambiente para la reducción de los diferentes halogenuros
de alquilo, utilizando Et3SiH acompañado de catalizadores
catiónicos de Iridio. Así por ejemplo el
diclorometano es reducido rápidamente a metano.
Además, este procedimiento, prácticamente no
requiere de solventes y la carga del catalizador no sobrepasa en
peso el 0.03%
Tris-(trimetilsilil)silano. (Me3Si)3SiH(TTMS). Este
silano es un buen agente de transferencia de hidrógeno
en las reacciones de radicales, debido a la baja energía
de disociación (79,0 Kcal/mol) del enlace
(TMS)3Si–H.
Los ejemplos, muestran que el sistema reductivo
(TMS)3SiH/iniciador de radicales, no afecta a otros grupos
susceptibles de reducción como los enlaces
olefínicos, grupos aromáticos, amidas, nitrilos y
ésteres.
2.4.5.3.??Polimetilhidrosilano (PMHS)/Pd. En
contraste con la mayoría de los reactivos silano descritos
anteriormente, el polimetilhidrosilano (PMHS) es un reactivo
relativamente barato y no tóxico; estable al aire y la
humedad ambiente, que ha demostrado ser un eficaz agente reductor
hidruro para muchos grupos funcionales comunes.
2.4.5.4. Reducción de haluros con hidrosilanos
catalizada por sales de Indio. Los hidrosilanos
acompañados por la acción catalítica del
acetato de indio, producen la deshalogenación de los
haluros de alquilo, esta reacción de reducción
procede por radicales, la misma ha sido comunicada por: K. Miura,
M. Tomita, Y. Yamada, A. Hosomi, J. Org. Chem., 2007,
72, 787-792.
Reducción con hidruro de diisobutilaluminio
(DIBAL).
Los bromuros de alquilo secundarios se reducen con
hidruro de diisobutilaluminio y cloruro de etilmagnesio, en
presencia de catalizadores de Pd metálico con difosfina
(H2PPH2).
2.4.7. Agentes reductores derivados de Indio
2.4.7.1. Acetato de indio: In(AcO)3 . En cambio el
acetato de indio, se utiliza como catalizador en la
reducción de bromo y iodoalcanos con PhSiH3 en THF a
70º C con rendimientos altos en la formación de
alcanos en presencia de Et3B y aire.
Asimismo se ha probado la acción de la
2,6-lutidina como aditivo, permitiendo una reducción
eficaz de iodoalcanos simples y funcionalizados en
EtOH.
Finalmente también se probó que el GaCl3
resultó ser un catalizador eficaz para la reducción
de haloalcanos con poli (metilhidrosiloxano).
Tabla No. 7 Reducción de haluros con PhSiH3
cat. por In(AcO)3.
2.4.7.2. Hidruro de dicloro indio (Cl2InH). El Hidruro
de Dicloro indio (Cl2InH) generado in situ a partir de
la combinación de una cantidad catalítica de indio
(III), cloruro y borohidruro de sodio en acetonitrilo, reduce a
los vic-dibromuros activados, al correspondiente (E)-alquenos,
con excelentes rendimientos.
Tabla No.8. Productos de reducción de
vicdihaluros con NaBH4 cat. por InCl3
Reducción con resina de intercambio de
borohidruro (BER).
La resina de intercambio de borohidruro (BER) combinada
con sales de níquel, como por ejemplo acetato de
níquel BER–Ni(AcO)2 es un excelente agente
quimioselectivo para la reducción de halogenuros de
alquilo y arilo y grupos nitro en presencia de muchos otros
grupos funcionales sensibles a otros reductores, tales como
epóxidos, ésteres, amidas, y
olefinas.
Reducción con Ioduro de Samario (SmI2).
Los haluros de alquilo, alquenilo y arilo, pueden sufrir
sustitución de sus átomos de halógeno, por
hidrógeno, cuando estos haluros se hacen reaccionar con
ioduro de samario (II) en presencia de un alcohol, como solvente
y donador de protón y como co-solvente HMPA.
El THF, es uno de los disolventes, que permite que la
reducción transcurra a través de intermediarios
radicales. El HMPA utilizado como co-solvente, normalmente
coadyuva a la formación de mayor producto. Un probable
mecanismo de la reacción puede ser el siguiente:
Los haluros de alquilo son reducidos por ioduro de
Samario. Las condiciones de la reducción son compatibles
con una variedad de grupos funcionales, incluyendo alcoholes,
arenos, alquenos y ésteres.
Los haluros de arilo son reducidos al |
|
Reducción con éster de Hantzch, por
catálisis fotoreductiva.
Un método de reducción conveniente de
haluros de alquilo, que no utilice el estaño en dicho
propósito, lo constituye la fotoreducción de un
haluro de alquilo. La transferencia electrónica se produce
por la acción catalítica de la radiación y
Ru(bpy)3Cl2. Como fuente de hidrógeno se utiliza el
ácido fórmico o el éster de
Hantzch.
Tabla No.9. Reduccción
quimioselectiva de haluros de alquilo y areno
Reducción con HCOONH4, catalizado por
PdMCM–41.
El MCM-41 (Material móvil cristalino), es un
silicato (SiO2) amorfo de porosidad excepcional (mesoporoso), que
forman canales hexagonales, los cuales pueden variarse de acuerdo
a los requerimientos de la reacción, de 2 a 10 nm. El Pd
metálico se extiende sobre el silicato, (PdMCM–41),
para formar tamices moleculares mesoporosos y así, mejorar
sus propiedades catalíticas, proporcionado de este modo un
nuevo método eficiente y respetuoso del medio
ambiente.
El catalizador PdMCM-41 se utiliza para reducir
eficientemente halogenuros de arilo, nitroarenos y propiciar la
fragmentación de compuestos azoicos, por el método
denominado hidrogenación catalítica de
transferencia (CTH). Este catalizador puede ser utilizado hasta
tres veces sin disminuir sus rendimientos y su
recuperación es también simple, según
indican P. Selvam, S. K. Mohapatra, S. U. Sonavane and R. V.
Jayaram, en su comunicación del 2003, en una
publicación del Departamento de Química del
Instituto de Tecnología de Bombay, Powai, Mumbai de la
India.
Reducción con Hidruro de litio y aluminio
(LiAlH4).
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