Las reacciones de acoplamiento mediadas por manganeso son reacciones de acoplamiento de radicales entre compuestos carbonílicos enolizables y compuestos insaturados iniciadas por una sal de manganeso (III), típicamente acetato de manganeso (III). El acetato de cobre (II) se utiliza a veces como cooxidante para ayudar en la oxidación de radicales intermedios a carbocationes. [1]
El acetato de manganeso (III) es eficaz para la oxidación de un electrón de compuestos carbonilo enolizables a radicales α-oxoalquilo o α,α'-dioxoalquilo. [2] Los radicales generados de esta manera pueden sufrir una adición intermolecular o intramolecular a los enlaces múltiples carbono-carbono. Las vías disponibles para el radical aducto incluyen una mayor oxidación a un carbocatión (y posterior eliminación β o captura con un nucleófilo) y abstracción de hidrógeno para generar un compuesto carbonilo saturado que contiene un nuevo enlace carbono-carbono. A veces se necesita acetato de cobre (II) para facilitar la oxidación de radicales aductos a carbocationes. [3] Los rendimientos de estas reacciones son generalmente moderados, particularmente en el caso intermolecular, pero las ciclizaciones de radicales intramoleculares en tándem iniciadas por la oxidación de Mn (III) pueden generar estructuras carbocíclicas complejas. Debido a la limitada compatibilidad de grupos funcionales del Mn(OAc) 3 , los acoplamientos de radicales que emplean este reactivo se han aplicado principalmente a la síntesis de productos naturales de hidrocarburos, como las feromonas. [4]
(1)
Las reacciones de radicales mediadas por manganeso (III) comienzan con la oxidación de un solo electrón de un compuesto carbonilo a un radical α-oxoalquilo. Luego se produce la adición a una olefina, generando el radical aducto 2 . El destino de 2 está determinado principalmente por las condiciones de reacción: en presencia de acetato de cobre (II), este intermedio sufre una oxidación adicional a un carbocatión y puede eliminarse para formar una cetona β,γ-insaturada 4 . El propio acetato de manganeso puede efectuar la segunda oxidación de radicales aductos estabilizados por resonancia a carbocationes 5 ; [5] los radicales no estabilizados sufren más transformaciones antes de reaccionar con Mn(OAc) 3 . La transferencia de átomos desde otra molécula de sustrato puede generar el compuesto 3 saturado . Los radicales aductos o carbocationes pueden sufrir reacciones de transferencia de ligando, produciendo compuestos carbonílicos funcionalizados con γ. Cuando se utiliza cloruro de litio como aditivo, se produce cloración. [6] Alternativamente, los carbocationes pueden quedar atrapados intramolecularmente por el oxígeno del carbonilo para formar dihidrofuranos después de la β-eliminación. [7]
(2)
Los resultados de las reacciones de acoplamiento mediadas por manganeso dependen tanto de la estructura del sustrato como de las condiciones de la reacción. Esta sección describe el alcance y las limitaciones de las reacciones de acoplamiento de radicales mediadas por manganeso inter e intramoleculares y está organizada de acuerdo con el compuesto carbonílico empleado como sustrato.
Las reacciones intermoleculares entre cetonas/aldehídos y alquenos tienden a producir rendimientos bajos. En ausencia de acetato de cobre (II) , se produce la abstracción de átomos de hidrógeno , lo que produce cetonas o aldehídos saturados. [8]
(3)
Cuando está presente Cu(OAc) 2 , se produce una mayor oxidación a carbocationes seguida de eliminación, lo que lleva a la formación de compuestos carbonílicos β,γ-insaturados con rendimientos moderados. [9]
(4)
Los compuestos aromáticos también son aceptores de radicales útiles en reacciones de acoplamiento mediadas por manganeso (III). El furano reacciona selectivamente en la posición α para producir productos sustituidos con alto rendimiento. [10]
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La lactonización de alquenos en presencia de ácido acético y sales de acetato es un método sintéticamente útil para la síntesis de γ-lactonas. La selectividad es alta para la adición de radicales que conduce al radical aducto más estable, y las translactonas se forman selectivamente a partir de alquenos cis o transacíclicos . [11]
(6)
Los compuestos de β-dicarbonilo son sustratos útiles para la formación de dihidrofuranos. En este caso no es necesario el acetato de cobre (II) debido a la alta estabilización por resonancia del radical difenilmetilo intermedio. [12]
(7)
Cuando se tratan alquenos o compuestos carbonílicos que contienen un resto insaturado colgante con acetato de manganeso (III) , pueden ocurrir reacciones de ciclación intramolecular en tándem. Generalmente, se favorece la exocilación de los dobles enlaces terminales, como se muestra en la ecuación (10) . [13] Se pueden emplear una variedad de patrones de sustitución para esta transformación, y los rendimientos son generalmente más altos que las reacciones de acoplamiento intermoleculares. [14]
(8)
El curso estereoquímico de reacciones en tándem puede entenderse en algunos casos invocando un estado de transición similar a una silla con tantos sustituyentes como sea posible en posiciones pseudoecuatoriales; [15] sin embargo, se conocen varios ejemplos que muestran una estereoquímica impredecible. [dieciséis]
(9)
Los nitrilos son útiles como aceptores de radicales en ciclaciones en tándem. La hidrólisis de la imina resultante conduce a cetonas policíclicas con rendimientos moderados y buena estereoselectividad. [17]
(10)
Los acoplamientos mediados por manganeso se han utilizado para la síntesis de productos naturales de hidrocarburos, como las feromonas . Una síntesis de feromona de abeja reina utiliza el acoplamiento intermolecular de acetona y un acetato de ω-alquenilo en el camino hacia el objetivo. [18]
(11)
La lactonización es un paso clave en la síntesis de la feromona sexual del oxiuro del tomate. La hidrogenación, reducción y acetilación posteriores de Lindlar proporcionaron el compuesto objetivo. [19]
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