Las reacciones de acoplamiento mediadas por manganeso son reacciones de acoplamiento radical 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 carbonílicos enolizables a radicales α-oxoalquilo o α,α'-dioxoalquilo. [2] Los radicales generados de esta manera pueden luego experimentar adición intermolecular o intramolecular a enlaces múltiples carbono-carbono. Las vías disponibles para el radical aducto incluyen una oxidación adicional a un carbocatión (y posterior β-eliminación o atrapamiento con un nucleófilo) y abstracción de hidrógeno para generar un compuesto carbonílico saturado que contiene un nuevo enlace carbono-carbono. El acetato de cobre (II) a veces es necesario 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 radicales intramoleculares en tándem iniciadas por la oxidación de Mn (III) pueden generar estructuras carbocíclicas complejas. Debido a la limitada compatibilidad del grupo funcional de Mn(OAc) 3 , los acoplamientos radicales que emplean este reactivo se han aplicado principalmente a la síntesis de productos naturales de hidrocarburos, como las feromonas. [4]
(1)
Las reacciones radicalarias mediadas por manganeso(III) comienzan con la oxidación de un solo electrón de un compuesto carbonílico a un radical α-oxoalquilo. Luego ocurre 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 acetato de manganeso en sí mismo puede efectuar la segunda oxidación de radicales aductos estabilizados por resonancia a carbocationes 5 ; [5] los radicales no estabilizados sufren transformaciones adicionales antes de reaccionar con Mn(OAc) 3 . La transferencia de átomos desde otra molécula de sustrato puede generar el compuesto saturado 3 . Los radicales aductos o carbocationes pueden sufrir reacciones de transferencia de ligando, produciendo compuestos carbonílicos funcionalizados γ. Cuando se utiliza cloruro de litio como aditivo, tiene lugar la cloración. [6] Alternativamente, los carbocationes pueden quedar atrapados intramolecularmente por el oxígeno del carbonilo para formar dihidrofuranos después de la β-eliminación. [7]
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Los resultados de las reacciones de acoplamiento mediadas por manganeso dependen tanto de la estructura del sustrato como de las condiciones de reacción. Esta sección describe el alcance y las limitaciones de las reacciones de acoplamiento de radicales mediadas por manganeso intermoleculares e intramoleculares y está organizada de acuerdo con el compuesto carbonílico empleado como sustrato.
Las reacciones intermoleculares entre cetonas/aldehídos y alquenos tienden a dar como resultado 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 oxidación adicional a carbocationes seguida de eliminación, lo que conduce a la formación de compuestos carbonílicos β,γ-insaturados con rendimientos moderados. [9]
(4)
Los compuestos aromáticos también son aceptores de radicales útiles en las reacciones de acoplamiento mediadas por manganeso (III). El furano reacciona selectivamente en la posición α para producir productos sustituidos con un alto rendimiento. [10]
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La lactonización de alquenos en presencia de ácido acético y sales de acetato es un método sintético 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 acíclicos cis o trans . [11]
(6)
Los compuestos de β-dicarbonilo son sustratos útiles para la formación de dihidrofuranos. El acetato de cobre (II) no es necesario en este caso debido a la alta estabilización por resonancia del radical difenilmetilo intermedio. [12]
(7)
Cuando los alquenos o compuestos carbonílicos que contienen una fracción insaturada pendiente se tratan con acetato de manganeso (III) , pueden ocurrir reacciones de ciclización intramolecular en tándem. Generalmente, se favorece la exociclación de los dobles enlaces terminales, como se muestra en la ecuación (10). [13] Se pueden emplear diversos patrones de sustitución para esta transformación, y los rendimientos son generalmente más altos que las reacciones de acoplamiento intermolecular. [14]
(8)
El curso estereoquímico de las reacciones en tándem se puede entender en algunos casos invocando un estado de transición tipo silla con tantos sustituyentes como sea posible en posiciones pseudoecuatoriales; [15] sin embargo, se conocen varios ejemplos que exhiben una estereoquímica impredecible. [16]
(9)
Los nitrilos son útiles como aceptores de radicales en ciclizaciones 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 ruta hacia el objetivo. [18]
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La lactonización es un paso clave en la síntesis de la feromona sexual del oxiuro del tomate. La posterior hidrogenación, reducción y acetilación de Lindlar proporcionó el compuesto deseado. [19]
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