El término condensación aldólica también se utiliza con frecuencia, especialmente en bioquímica , para referirse únicamente a la primera etapa (de adición) del proceso (la reacción aldólica en sí), catalizada por las aldolasas . Sin embargo, el primer paso es formalmente una reacción de adición en lugar de una reacción de condensación porque no implica la pérdida de una molécula pequeña.
Mecanismo
La primera parte de esta reacción es una reacción aldólica , la segunda parte una deshidratación, una reacción de eliminación (que implica la eliminación de una molécula de agua o una molécula de alcohol ). La deshidratación puede ir acompañada de descarboxilación cuando está presente un grupo carboxilo activado. El producto de adición aldólica se puede deshidratar mediante dos mecanismos; una base fuerte como el t -butóxido de potasio , el hidróxido de potasio o el hidruro de sodio desprotona el producto a un enolato , que se elimina mediante el mecanismo E1cB , [9] [10] mientras que la deshidratación en ácido procede mediante un mecanismo de reacción E1 . Dependiendo de la naturaleza del producto deseado, la condensación aldólica se puede llevar a cabo bajo dos amplios tipos de condiciones: control cinético o control termodinámico . [11] Tanto las cetonas como los aldehídos son adecuados para las reacciones de condensación aldólica. En los ejemplos siguientes, se utilizan aldehídos.
Condensación aldólica catalizada por bases
El mecanismo de condensación aldólica catalizada por bases se puede ver en la imagen siguiente.Un mecanismo de condensación aldólica en condiciones básicas, que ocurre a través de intermediarios enolato y eliminación de E1CB.El proceso comienza cuando un hidróxido libre (base fuerte) elimina el protón altamente ácido del carbono alfa del aldehído. Esta desprotonación hace que los electrones del enlace CH se desplacen y creen un nuevo enlace CC pi. El nuevo enlace pi actúa entonces como un nucleófilo y ataca al aldehído restante en la solución, lo que da como resultado la formación de un nuevo enlace CC y la regeneración del catalizador de base.
En la segunda parte de la reacción, la presencia de una base provoca la eliminación de agua y la formación de un nuevo enlace CC pi. El producto se denomina producto de condensación aldólica.
Condensación aldólica catalizada por ácido
El mecanismo de condensación aldólica catalizada por ácido se puede ver en la imagen de abajo.Un mecanismo de condensación aldólica en condiciones ácidas, que ocurre a través de intermediarios enólicos y una reacción de eliminación.
Condensación aldólica cruzada
Una condensación aldólica cruzada es el resultado de dos compuestos carbonílicos diferentes que contienen α-hidrógenos que experimentan una condensación aldólica. Por lo general, esto conduce a cuatro productos posibles, ya que cada compuesto carbonílico puede actuar como nucleófilo y es posible la autocondensación, lo que produce una mezcla sintéticamente inútil. Sin embargo, este problema se puede evitar si uno de los compuestos no contiene un α-hidrógeno, lo que lo hace no enolizable. En una condensación aldólica entre un aldehído y una cetona, la cetona actúa como nucleófilo, ya que su carbono carbonílico no posee un alto carácter electrofílico debido al efecto +I y al impedimento estérico . Por lo general, el producto cruzado es el principal. Cualquier rastro del producto autoaldólico del aldehído se puede descartar preparando primero una mezcla de una base adecuada y la cetona y luego agregando el aldehído lentamente a dicha mezcla de reacción. El uso de una base demasiado concentrada podría conducir a una reacción de Cannizzaro competitiva . [12]
El 2-metilacetoacetato de etilo y el aldehído canfolénico reaccionan en una condensación aldólica. [15] El procedimiento sintético [16] es típico para este tipo de reacción. En el proceso, además de agua, se pierde un equivalente de etanol y dióxido de carbono en la descarboxilación .
La reacción entre la mentona ((2 S ,5 R )-2-isopropil-5-metilciclohexanona) y el anisaldehído (4-metoxibenzaldehído) es complicada debido al blindaje estérico del grupo cetona. Este obstáculo se supera utilizando una base fuerte como el hidróxido de potasio y un disolvente muy polar como el DMSO en la siguiente reacción: [19]
Una reacción de Claisen-Schmidt
El producto puede epimerizarse mediante un intermediario común, el enolato A , para realizar la conversión entre los epímeros originales ( S , R ) y ( R , R ). El producto ( R , R ) es insoluble en el solvente de reacción, mientras que el ( S , R ) es soluble. La precipitación del producto ( R , R ) impulsa la reacción de equilibrio de epimerización para formar este como el producto principal.
Otras reacciones de condensación
Existen otras reacciones de compuestos carbonílicos similares a la condensación aldólica:
Condensación de Claisen-Schmidt entre un aldehído o cetona que tiene un α-hidrógeno con un compuesto carbonílico aromático que carece de un α-hidrógeno.
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Notas
^ El calor se suele añadir de forma manual mediante el uso de una placa calefactora, o ya está presente mediante el uso de una reacción catalizadora exotérmica, como cuando se utiliza - OCH3 como base. Esto impulsa el segundo paso, al eliminar el agua, lo que permite que el equilibrio de las reacciones favorezca continuamente el mecanismo de deshidratación, convirtiendo el producto de adición temporal presente en su producto de condensación final. De lo contrario, se formaría una cantidad significativa de un producto secundario de adición aldólica no deseado junto con el producto de condensación aldólica. [1]
