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Reacción de Wittig

La reacción de Wittig u olefinación de Wittig es una reacción química de un aldehído o cetona con un iluro de trifenilfosfonio llamado reactivo de Wittig . Las reacciones de Wittig se utilizan con mayor frecuencia para convertir aldehídos y cetonas en alquenos. [1] [2] [3] La reacción de Wittig se utiliza con mayor frecuencia para introducir un grupo metileno utilizando metilentrifenilfosforano (Ph3P = CH2 ) . Con este reactivo, incluso una cetona estéricamente impedida como el alcanfor se puede convertir en su derivado de metileno.

Reacción de Wittig

Mecanismo de reacción

Los estudios mecanicistas se han centrado en iluros no estabilizados, porque los intermediarios pueden seguirse por espectroscopia de RMN . La existencia e interconversión de la betaína ( 3a y 3b ) es tema de investigación en curso. [4] Para las reacciones de Wittig sin litio, los estudios respaldan una formación concertada del oxafosfetano sin la intervención de una betaína. En particular, los iluros de fosfonio 1 reaccionan con los compuestos carbonílicos 2 a través de una cicloadición [2+2] que a veces se describe como que tiene una topología [ π 2 s + π 2 a ] para formar directamente los oxafosfetanos 4a y 4b . En condiciones sin litio, la estereoquímica del producto 5 se debe a la adición controlada cinéticamente del iluro 1 al carbonilo 2. Cuando hay litio presente, puede haber equilibrio de los intermediarios, posiblemente a través de las especies de betaína 3a y 3b . [5] [6] [7] Bruce E. Maryanoff y AB Reitz identificaron el problema de la equilibración de los intermediarios de Wittig y denominaron al proceso "deriva estereoquímica". Durante muchos años, se había asumido que la estereoquímica de la reacción de Wittig, en términos de formación de enlaces carbono-carbono, se correspondía directamente con la estereoquímica Z/E de los productos alquenos. Sin embargo, ciertos reactivos no siguen este patrón simple. Las sales de litio también pueden ejercer un profundo efecto en el resultado estereoquímico. [8]

El mecanismo de la reacción de Wittig
El mecanismo de la reacción de Wittig

Los mecanismos difieren para los aldehídos alifáticos y aromáticos y para los iluros de fosfonio aromáticos y alifáticos . La evidencia sugiere que la reacción de Wittig de aldehídos no ramificados en condiciones libres de sal de litio no se equilibra y, por lo tanto, está bajo control de reacción cinética . [9] [10] E. Vedejs ha propuesto una teoría para explicar la estereoselectividad de las reacciones de Wittig estabilizadas y no estabilizadas. [11]

Hay pruebas sólidas que indican que, en condiciones sin litio, las reacciones de Wittig que involucran reactivos de Wittig no estabilizados (R 1 = alquilo, H), semiestabilizados (R 1 = arilo) y estabilizados (R 1 = EWG) se llevan a cabo mediante un mecanismo [2+2]/retro-[2+2] bajo control cinético, con oxafosfetano como el único intermediario. [12]

Alcance y limitaciones

Tolerancia de grupo funcional

Los reactivos de Wittig generalmente toleran compuestos carbonílicos que contienen varios tipos de grupos funcionales como OH , OR , nitroarenos , epóxidos y, a veces, ésteres y amidas . [13] Incluso pueden estar presentes grupos cetona , aldehído y nitrilo si se conjugan con el iluro; estos son los iluros estabilizados mencionados anteriormente. También se han fabricado y utilizado con éxito bis-iluros (que contienen dos enlaces P=C). [14] Puede haber un problema con cetonas impedidas estéricamente , donde la reacción puede ser lenta y dar rendimientos pobres, particularmente con iluros estabilizados, y en tales casos se prefiere la reacción de Horner-Wadsworth-Emmons (HWE) (usando ésteres de fosfonato). Otra limitación reportada es la naturaleza a menudo lábil de los aldehídos , que pueden oxidarse, polimerizarse o descomponerse. En un llamado proceso de oxidación en tándem-Wittig, el aldehído se forma in situ por oxidación del alcohol correspondiente. [15]

Estereoquímica

Para la reacción con aldehídos, la geometría del doble enlace se predice fácilmente en función de la naturaleza del iluro. Con iluros no estabilizados (R 3 = alquilo) esto da como resultado un producto ( Z )-alqueno con selectividad moderada a alta. Si la reacción se realiza en dimetilformamida en presencia de yoduro de litio o yoduro de sodio , el producto es casi exclusivamente el isómero Z. [16] Con iluros estabilizados (R 3 = éster o cetona), el ( E )-alqueno se forma con alta selectividad. La selectividad ( E )/( Z ) es a menudo pobre con iluros semiestabilizados (R 3 = arilo). [17]

Para obtener el ( E )-alqueno para iluros no estabilizados, se puede utilizar la modificación de Schlosser de la reacción de Wittig. Alternativamente, la olefinación de Julia y sus variantes también proporcionan el ( E )-alqueno de forma selectiva. Por lo general, la reacción de Horner–Wadsworth–Emmons proporciona el ( E )-enoato (éster α,β-insaturado), al igual que la reacción de Wittig. Para obtener el ( Z )-enolato, se puede utilizar la modificación de Still-Gennari de la reacción de Horner-Wadsworth-Emmons.

Modificación de Schlosser

La principal limitación de la reacción tradicional de Wittig es que la reacción se lleva a cabo principalmente a través del intermediario eritro betaína , que conduce al Z-alqueno. La eritro betaína se puede convertir en treo betaína utilizando fenil-litio a baja temperatura. [18] Esta modificación produce el E-alqueno.

La variante Schlosser de la reacción de Wittig
La variante Schlosser de la reacción de Wittig

Los alcoholes alílicos se pueden preparar mediante la reacción del iluro de betaína con un segundo aldehído. [19] Por ejemplo:

Un ejemplo de la variante Schlosser de la reacción de Wittig
Un ejemplo de la variante Schlosser de la reacción de Wittig

Ejemplo

Un ejemplo de su uso es en la síntesis del éster metílico del leucotrieno A. [20] [21] El primer paso utiliza un iluro estabilizado, donde el grupo carbonilo se conjuga con el iluro evitando la autocondensación, aunque inesperadamente esto da principalmente el producto cis . La segunda reacción de Wittig utiliza un reactivo de Wittig no estabilizado y, como se esperaba, esto da principalmente el producto cis .

Un ejemplo del uso de la reacción de Wittig en síntesis, obteniéndose éster metílico del leucotrieno A
Un ejemplo del uso de la reacción de Wittig en síntesis, obteniéndose éster metílico del leucotrieno A

Historia

La reacción de Wittig fue descrita en 1954 por Georg Wittig y su colaborador Ulrich Schöllkopf . En parte por esta contribución, Wittig recibió el Premio Nobel de Química en 1979. [22] [23]

Véase también

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la reacción de Wittig .

Referencias

  1. ^ Maercker, A. Org. React. 1965 , 14 , 270–490.
  2. ^ W. Carruthers, Algunos métodos modernos de síntesis orgánica , Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido, 1971, 81–90. ( ISBN  0-521-31117-9 )
  3. ^ RW Hoffmann (2001). "Wittig y sus logros: todavía relevantes más allá de su centenario". Angewandte Chemie International Edition . 40 (8): 1411–1416. doi :10.1002/1521-3773(20010417)40:8<1411::AID-ANIE1411>3.0.CO;2-U. PMID  11317288.
  4. ^ E. Vedejs y CF Marth (1990). "Mecanismo de la reacción de Wittig: evidencia contra los intermediarios de betaína". J. Am. Chem. Soc. 112 (10): 3905–3909. doi :10.1021/ja00166a026.
  5. ^ Bruce E. Maryanoff , AB Reitz, MS Mutter, RR Inners y HR Almond, Jr., "Estudios detallados de la velocidad de la reacción de Wittig de iluros de fósforo no estabilizados mediante espectroscopia de RMN de 31 P, 1 H y 13 C. Perspectivas sobre el control cinético y termodinámico de la estereoquímica", J. Am. Chem. Soc., 107 , 1068–1070 (1985)
  6. ^ Bruce E. Maryanoff, AB Reitz, DW Graden y HR Almond, Jr., "Estudio de la velocidad de RMN en la reacción de Wittig de 2,2-dimetilpropanal y tributilbutilideno-fosforano", Tetrahedron Lett., 30 , 1361–1364 (1989)
  7. ^ Bruce E. Maryanoff, AB Reitz, MS Mutter, RR Inners, HR Almond, Jr., RR Whittle y RA Olofson, "Estereoquímica y mecanismo de la reacción de Wittig. Intermedios de reacción diastereoméricos y análisis del curso de la reacción", J. Am. Chem. Soc., 108 , 7664–7678 (1986)
  8. ^ AB Reitz, SO Nortey, AD Jordan, Jr., MS Mutter y Bruce E. Maryanoff, "Dramática dependencia de la concentración de la estereoquímica en la reacción de Wittig. Examen del efecto de la sal de litio", J. Org. Chem., 51 , 3302–3308 (1986)
  9. ^ E. Vedejs, CF Marth y R. Ruggeri (1988). "Efectos sustituyentes y el mecanismo de Wittig: el caso de la descomposición estereoespecífica del oxafosfetano". J. Am. Chem. Soc. 110 (12): 3940–48. doi :10.1021/ja00220a036.
  10. ^ E. Vedejs y CF Marth (1988). "Mecanismo de la reacción de Wittig: el papel de los sustituyentes en el fósforo". J. Am. Chem. Soc . 110 (12): 3948–3958. doi :10.1021/ja00220a037.
  11. ^ Vedejs, E.; Peterson, MJ Arriba. Estereoquímica. 1994 , 21 , 1.
  12. ^ Byrne, Peter A.; Gilheany, Declan G. (2013). "La interpretación moderna del mecanismo de reacción de Wittig". Chemical Society Reviews . 42 (16): 6670–96. doi :10.1039/c3cs60105f. hdl : 10197/4939 . ISSN  0306-0012. PMID  23673458.
  13. ^ Smith (2020), Química orgánica de marzo , rxn. 16-44.
  14. ^ BE Maryanoff y AB Reitz (1989). "Reacción de olefinación de Wittig y modificaciones que involucran carbaniones estabilizados con fosforilo. Estereoquímica, mecanismo y aspectos sintéticos seleccionados". Chem. Rev. 89 (4): 863–927. doi :10.1021/cr00094a007.
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  19. ^ EJ Corey y H. Yamamoto (1970). "Modificación de la reacción de Wittig para permitir la síntesis estereoespecífica de ciertas olefinas trisustituidas. Síntesis estereoespecífica de α-santalol". J. Am. Chem. Soc. 92 (1): 226–228. doi :10.1021/ja00704a052.
  20. ^ I. Ernest, AJ Main y R. Menasse (1982). "Síntesis del isómero 7-cis del leucotrieno natural d 4 ". Tetrahedron Letters . 23 (2): 167–170. doi :10.1016/S0040-4039(00)86776-3.
  21. ^ EJ Corey, DA Clark, G. Goto, A. Marfat, C. Mioskowski, B. Samuelsson y S. Hammarstroem (1980). "Síntesis total estereoespecífica de una "sustancia de reacción lenta" de la anafilaxia, el leucotrieno C-1". J. Am. Chem. Soc . 102 (4): 1436–1439. doi :10.1021/ja00524a045.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  22. ^ Georg Wittig, Ulrich Schöllkopf (1954). "Über trifenil-fosfin-metileno y olefinbildende Reagenzien I". Chemische Berichte . 87 (9): 1318. doi : 10.1002/cber.19540870919.
  23. ^ Georg Wittig; Werner Haag (1955). "Über trifenil-fosfin-metileno y olefinbildende Reagenzien II". Chemische Berichte . 88 (11): 1654-1666. doi :10.1002/cber.19550881110.

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