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N-bromosuccinimida

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

Preparación

NBS está disponible comercialmente. 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 puede recogerse mediante filtración. [1]

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

Reacciones

Adición a alquenos

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 , DME , THF o terc -butanol acuoso al 50% a 0 °C. [3] La formación de un ion bromonio y el ataque inmediato del agua dan una fuerte adición de Markovnikov y selectividades anti estereoquímicas. [4]

Formación de bromohidrina

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

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

La bromofluoración del ciclohexeno.

Brominación alílica y bencílica.

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

Brominación alílica de 2-hepteno

El tetracloruro de carbono debe mantenerse anhidro durante toda la reacción, ya que la presencia de agua probablemente puede hidrolizar 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 posición 4 sobre el radical centrado en metilo.

Brominación de derivados carbonílicos.

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

ácido succánico

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

Brominación de derivados aromáticos.

Los compuestos aromáticos ricos en electrones , como fenoles , anilinas y diversos heterociclos aromáticos , [14] pueden bromarse utilizando NBS. [15] [16] El uso de DMF como disolvente proporciona altos niveles de paraselectividad. [17]

reordenamiento de hofmann

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

El reordenamiento de Hofmann usando NBS

Oxidación selectiva de alcoholes.

Es poco común, pero posible, que el NBS oxide los alcoholes. EJ Corey et al. descubrió que se pueden oxidar selectivamente alcoholes secundarios en presencia de alcoholes primarios usando NBS en dimetoxietano acuoso (DME). [19]

La oxidación selectiva de alcoholes utilizando NBS.

Descarboxilación oxidativa de α-aminoácidos.

NBS broma electrofílicamente la amina, a lo que le sigue la descarboxilación y la liberación de una imina. Una mayor hidrólisis 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. NBS debe conservarse en el frigorífico. El NBS se descompondrá con el tiempo y desprenderá bromo. El NBS puro es blanco, pero a menudo el bromo lo colorea de color blanquecino o marrón.

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

Ver 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, estudio general de las variables de reacción". Mermelada. Química. Soc. 81 (18): 4863–4873. doi :10.1021/ja01527a027.
  3. ^ Hanzlik, RP "Epoxidación selectiva de dobles enlaces terminales". Síntesis orgánicas .; Volumen Colectivo , 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 .; Volumen Colectivo , vol. 10, pág. 128
  6. ^ Djerassi, Carl (1948). "Brominaciones con N -Bromosuccinimida y compuestos relacionados. La reacción de Wohl-Ziegler". Química. Apocalipsis 43 (2): 271–317. doi :10.1021/cr60135a004. PMID  18887958.
  7. ^ Greenwood, Florida; Kellert, Doctor en Medicina; 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 regioselectiva del anillo de bencilideno acetales seleccionados. Una reacción iniciada fotoquímicamente para la desprotección parcial de carbohidratos". J. Org. Química. 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 .; Volumen Colectivo , vol. 6, pág. 190
  12. ^ Stotter, PL; Colina, KA (1973). "Compuestos de α-halocarbonilo. II. Preparación de α-bromocetonas de posición específica mediante bromación de enolatos de litio. Introducción de insaturación α, β de posición específica en cetonas asimétricas". J. Org. Química. 38 (14): 2576. doi :10.1021/jo00954a045.
  13. ^ Lichtenthaler, FW (1992). "Varios donantes de glicosilo con función cetona u oxima junto al centro anomérico: preparación fácil y evaluación de sus selectividades en glicosidaciones". Síntesis . 1992 : 179–84. doi :10.1055/s-1992-34167.
  14. ^ Amat, M.; Hadida, S.; Sathyanarayana, S.; Bosch, J. (1998). "Síntesis regioselectiva de indoles 3 sustituidos". Síntesis orgánicas .; Volumen Colectivo , vol. 9, pág. 417
  15. ^ Gilow, HW; Burton, DE (1981). "Brominación y cloración de pirrol y algunos pirroles reactivos 1-sustituidos". J. Org. Química. 46 (11): 2221. doi : 10.1021/jo00324a005.
  16. ^ Marrón, WD; Gouliaev, AH (2005). "Síntesis de 5-bromoisoquinolina y 5-bromo-8-nitroisoquinolina". Síntesis orgánicas . 81 : 98.
  17. ^ Mitchell, derecha; Lai, YH; Williams, RV (1979). " N -Bromosuccinimida-dimetilformamida: un reactivo de monobrominación nuclear selectivo y suave para compuestos aromáticos reactivos". J. Org. Química. 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 .; Volumen Colectivo , vol. 10, pág. 549
  19. ^ Corey, EJ ; Ishiguro, M (1979). "Síntesis total de (±) -2-isocianopupukeanano". Tetraedro 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 promovida por N-clorosuccinimida en medio acuoso alcalino". Boletín de la Sociedad Química de Japón . 63 (8): 2397–2403. doi : 10.1246/bcsj.63.2397 .
  21. ^ Canción, Xuezheng; Ju, Hong; Zhao, Chunmei; Lasanajak, Yi (15 de octubre de 2014). "Nueva estrategia para liberar y etiquetar N-glicanos para glicómicos funcionales". Química de bioconjugados . 25 (10): 1881–1887. doi :10.1021/bc500366v. ISSN  1043-1802. PMC 4197647 . PMID  25222505. 

enlaces externos