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N-bromosuccinimida

La N -bromosuccinimida o NBS es un reactivo químico utilizado en reacciones de sustitución radicalaria , adición electrofílica y sustitución electrofílica en química orgánica . El NBS puede ser una fuente conveniente de Br • , elradical bromo .

Preparación

El NBS se encuentra disponible comercialmente, pero también se puede sintetizar en el laboratorio. Para ello, se añaden hidróxido de sodio y bromo a una solución de succinimida en agua helada . El producto NBS precipita y se puede recolectar por filtración. [1]

El NBS crudo da un mejor rendimiento en la reacción de Wohl-Ziegler . En otros casos, el NBS impuro (de color ligeramente amarillo) puede dar resultados poco fiables. Se puede purificar mediante recristalización en agua a 90-95 °C (10 g de NBS por 100 ml de agua). [2]

Reacciones

Adición a alquenos

El NBS reaccionará con los alquenos 1 en disolventes acuosos para dar bromohidrinas 2. Las condiciones preferidas son la adición en porciones de NBS a una solución del alqueno en DMSO acuoso al 50% , DME , THF o terc -butanol a 0 °C. [3] La formación de un ion bromonio y el ataque inmediato por agua da lugar a una fuerte adición de Markovnikov y selectividades anti -estereoquímicas. [4]

Formación de bromohidrina

Las reacciones secundarias incluyen la formación de α-bromocetonas y compuestos dibromados, que pueden minimizarse mediante el uso de NBS recién recristalizado .

Con la adición de nucleófilos , en lugar de agua , se pueden sintetizar varios alcanos bifuncionales. [5]

La bromofluoración del ciclohexeno

Bromación alílica y bencílica

Las condiciones estándar para el uso de NBS en la bromación alílica y/o bencílica implican el reflujo de una solución de NBS en CCl 4 anhidro con un iniciador de radicales, generalmente azobisisobutironitrilo ( AIBN ) o peróxido de benzoilo , irradiación o ambos para efectuar la iniciación de radicales . [6] [7] Los intermediarios radicales alílicos y bencílicos formados durante esta reacción son más estables que otros radicales de carbono y los productos principales son bromuros alílicos y bencílicos. Esto también se llama reacción de Wohl-Ziegler . [8] [9]

Bromación alílica de 2-hepteno

El tetracloruro de carbono debe mantenerse anhidro durante toda la reacción, ya que la presencia de agua probablemente hidrolice el producto deseado. [10] A menudo se agrega carbonato de bario para mantener condiciones anhidras y libres de ácido.

En la reacción anterior, si bien es posible una mezcla de productos de bromuro alílico isoméricos, solo se crea uno debido a la mayor estabilidad del radical de la posición 4 sobre el radical centrado en el metilo.

Bromación de derivados carbonílicos

El NBS puede α-bromar derivados de carbonilo a través de una vía radicalaria (como se mencionó anteriormente) o mediante catálisis ácida. Por ejemplo, el cloruro de hexanoilo 1 puede ser bromado en la posición alfa por el NBS utilizando catálisis ácida. [11]

ácido succánico

La reacción de enolatos , éteres enólicos o acetatos de enol con NBS es el método preferido de α-bromación, ya que tiene un alto rendimiento y pocos productos secundarios. [12] [13]

Bromación de derivados aromáticos

Los compuestos aromáticos ricos en electrones , como fenoles , anilinas y varios heterociclos aromáticos , [14] se pueden bromar usando NBS. [15] [16] El uso de DMF como solvente proporciona altos niveles de para-selectividad. [17]

Reordenamiento de Hofmann

El NBS, en presencia de una base fuerte, como DBU , reacciona con amidas primarias para producir un carbamato a través del reordenamiento de Hofmann . [18]

El reordenamiento de Hofmann utilizando NBS

Oxidación selectiva de alcoholes

Es poco común, pero posible, que el NBS oxide alcoholes. EJ Corey et al. descubrieron que es posible oxidar selectivamente alcoholes secundarios en presencia de alcoholes primarios utilizando NBS en dimetoxietano acuoso (DME). [19]

La oxidación selectiva de alcoholes mediante NBS

Descarboxilación oxidativa de α-aminoácidos

El NBS broma electrofílicamente la amina, a lo que le sigue una descarboxilación y liberación de una imina. Una hidrólisis posterior producirá un aldehído y amoníaco. [20] [21] (cf. descarboxilación dependiente de PLP no oxidativa)

Precauciones

Aunque el NBS es más fácil y seguro de manipular que el bromo, se deben tomar precauciones para evitar la inhalación. El NBS debe almacenarse en un refrigerador. El NBS se descompondrá con el tiempo y liberará bromo. El NBS puro es blanco, pero a menudo se encuentra que tiene un color blanquecino o marrón debido al bromo.

En general, las reacciones que involucran NBS son exotérmicas. Por lo tanto, se deben tomar precauciones adicionales cuando se utilizan a gran escala.

Véase también

Referencias

  1. ^ Ziegler, K.; Späth, A. (1942). "Die Halogenierung ungesättigter Substanzen in der Allylstellungs". Ana. Química. 551 (1): 80-119. doi :10.1002/jlac.19425510103.
  2. ^ Dauben, HJ Jr; McCoy, LL (1959). " N -Bromosuccinimida. I. Brominación alílica, un estudio general de las variables de reacción". J. Am. Chem. Soc. 81 (18): 4863–4873. doi :10.1021/ja01527a027.
  3. ^ Hanzlik, RP "Epoxidación selectiva de enlaces dobles terminales". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 6, pág. 560.
  4. ^ Beger, J. (1991). "Präparative Aspekte elektrophiler Dreikomponentenreaktionen mit Alkenen" [Aspectos preparativos de reacciones electrofílicas de tres componentes con alquenos]. J. Prakt. Química. 333 (5): 677–698. doi :10.1002/prac.19913330502.
  5. ^ Haufe, G.; Alvernhe, G.; Laurent, A.; Ernet, T.; Goj, O.; Kröger, S.; Sattler, A. (2004). "Bromofluoración de alquenos". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 10, pág. 128.
  6. ^ Djerassi, Carl (1948). "Brominaciones con N -bromosuccinimida y compuestos relacionados. La reacción de Wohl-Ziegler". Chem. Rev. 43 (2): 271–317. doi :10.1021/cr60135a004. PMID  18887958.
  7. ^ Greenwood, FL; Kellert, MD; Sedlak, J. (1958). "4-Bromo-2-hepteno". Síntesis orgánicas . 38 : 8. doi :10.15227/orgsyn.038.0008.
  8. ^ Wohl, A. (1919). "Bromierung ungesättigter Verbindungen mit N-Brom-acetamid, ein Beitrag zur Lehre vom Verlauf chemischer Vorgänge" [Brominación de compuestos insaturados con N -bromoacetamida, una contribución a la teoría del curso de los procesos químicos]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (Series A y B) . 52 : 51–63. doi :10.1002/cber.19190520109.
  9. ^ Ziegler, K.; Schenck, G.; Krockow, EW; Siebert, A.; Wenz, A.; Weber, H. (1942). "Die Synthese des Cantharidins" [La síntesis de cantaridina]. Los Annalen der Chemie de Justus Liebig . 551 : 1–79. doi :10.1002/jlac.19425510102.
  10. ^ Binkley, RW; Goewey, GS; Johnston, J. (1984). "Apertura de anillo regioselectiva de acetales de bencilideno seleccionados. Una reacción iniciada fotoquímicamente para la desprotección parcial de carbohidratos". J. Org. Chem. 49 (6): 992. doi :10.1021/jo00180a008.
  11. ^ Harpp, DN; Bao, LQ; Coyle, C.; Gleason, JG; Horovitch, S. (1988). "Cloruro de 2-bromohexanoilo". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 6, pág. 190.
  12. ^ Stotter, PL; Hill, KA (1973). "Compuestos de α-halocarbonilo. II. Preparación de α-bromocetonas en función de la posición mediante bromación de enolatos de litio. Introducción de α,β-insaturación en función de la posición en cetonas asimétricas". J. Org. Chem. 38 (14): 2576. doi :10.1021/jo00954a045.
  13. ^ Lichtenthaler, FW (1992). "Varios donantes de glicosilo con una función cetona u oxima junto al centro anomérico: preparación sencilla y evaluación de sus selectividades en glicosidaciones". Síntesis . 1992 : 179–84. doi :10.1055/s-1992-34167.
  14. ^ Amat, M.; Hadida, S.; Sathyanarayana, S.; Bosc, J. (1998). "Síntesis regioselectiva de indoles 3-sustituidos". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 9, pág. 417.
  15. ^ Gilow, HW; Burton, DE (1981). "Brominación y cloración de pirrol y algunos pirroles reactivos 1-sustituidos". J. Org. Chem. 46 (11): 2221. doi :10.1021/jo00324a005.
  16. ^ Brown, WD; Gouliaev, AH (2005). "Síntesis de 5-bromoisoquinolina y 5-bromo-8-nitroisoquinolina". Organic Syntheses . 81 : 98.
  17. ^ Mitchell, RH; Lai, YH; Williams, RV (1979). " N -Bromosuccinimida-dimetilformamida: un reactivo de monobromación nuclear suave y selectivo para compuestos aromáticos reactivos". J. Org. Chem. 44 (25): 4733. doi :10.1021/jo00393a066.
  18. ^ Keillor, JW; Huang, X. (2004). "Formación de carbamato de metilo mediante reacciones de reordenamiento de Hofmann modificadas". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 10, pág. 549.
  19. ^ Corey, EJ ; Ishiguro, M (1979). "Síntesis total de (±)-2-isocianopupukeanano". Tetrahedron Lett. 20 (30): 2745–2748. doi :10.1016/S0040-4039(01)86404-2.
  20. ^ Ramachandran, MS; Easwaramoorthy, D.; Rajasingh, V.; Vivekanandam, TS (1 de enero de 1990). "Descarboxilación oxidativa de α-aminoácidos en medio alcalino acuoso promovida por N-clorosuccinimida". Boletín de la Sociedad Química de Japón . 63 (8): 2397–2403. doi : 10.1246/bcsj.63.2397 .
  21. ^ Song, Xuezheng; Ju, Hong; Zhao, Chunmei; Lasanajak, Yi (15 de octubre de 2014). "Nueva estrategia para liberar y etiquetar N-glucanos para glicómica funcional". Química bioconjugada . 25 (10): 1881–1887. doi :10.1021/bc500366v. ISSN  1043-1802. PMC 4197647 . PMID  25222505. 

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