La descarboxilación cetónica (también conocida como cetonización descarboxilativa ) es un tipo de reacción orgánica y una descarboxilación que convierte dos equivalentes de un ácido carboxílico ( R−C(=O)OH ) en una cetona simétrica ( R 2 C=O ) mediante la aplicación de calor. Puede considerarse como una condensación de Claisen descarboxilativa de dos moléculas idénticas. El agua y el dióxido de carbono son subproductos: [1]
Las bases promueven esta reacción. Se propone que el mecanismo de reacción implica un ataque nucleofílico del carbono alfa de un grupo ácido sobre el otro grupo ácido carboxílico, posiblemente como una reacción concertada con la descarboxilación. [1] La formación inicial de un carbanión intermedio mediante la descarboxilación de uno de los grupos ácidos antes del ataque nucleofílico es poco probable, ya que no se ha informado del subproducto resultante de la protonación del carbanión por el ácido. [2] Esta reacción es diferente de la descarboxilación oxidativa , que procede a través de un mecanismo radical y se caracteriza por una distribución de productos diferente en experimentos de marcaje isotópico con dos ácidos carboxílicos diferentes. Con dos ácidos carboxílicos diferentes, la reacción se comporta mal debido a la baja selectividad, excepto cuando uno de los ácidos (por ejemplo, uno pequeño y volátil) se usa en gran exceso.
La destilación seca de acetato de calcio para producir acetona fue informada por Charles Friedel en 1858 [3] y hasta la Primera Guerra Mundial la cetonización fue el principal método comercial para su producción. [4]
La descarboxilación cetónica del ácido propanoico sobre un catalizador de óxido de manganeso (II) en un horno tubular produce 3-pentanona . [5]
La 5-nonanona , que tiene un potencial interés como combustible diésel, se puede producir a partir del ácido valérico . [6] La estearona se prepara calentando estearato de magnesio . [7]
Se han investigado decenas o más de óxidos metálicos como catalizadores para la descarboxilación. Los primeros trabajos se centraron en los óxidos de calcio y torio. [8] De interés comercial son las cetonizaciones relacionadas que utilizan óxido de cerio (IV) y dióxido de manganeso sobre alúmina como catalizadores . La síntesis de 4-heptanona ilustra la producción del carboxilato metálico in situ. El polvo de hierro y el ácido butírico se convierten en butirato de hierro. La pirólisis de esa sal da la cetona. [9]
La versión intramolecular de la descarboxilación cetónica a menudo se denomina síntesis de anillo grande de Ružička (o ciclización de Ružička ), llamada así por Lavoslav Ružička, quien desarrolló la técnica a partir de métodos anteriores que podían sintetizar compuestos cíclicos pequeños a partir de sales de calcio de ácidos dicarboxílicos . [10] Fue la primera síntesis en producir directamente compuestos cíclicos con más de 8 miembros y fue utilizada por Ružička para producir moléculas macrocíclicas con hasta 34 átomos de carbono como la civetona y la muscona . El método implicaba la destilación en seco de sales dibásicas de un ácido dicarboxílico, como sales de torio, cerio e itrio, mezcladas con polvo de cobre para mejorar la transferencia de calor. Este método era de bajo rendimiento para tamaños de anillo grandes y finalmente fue reemplazado por varios métodos que utilizaban el principio de alta dilución . [11]
Un ejemplo más convencional de cetonización intramolecular es la conversión de ácido adípico en ciclopentanona con hidróxido de bario . [12]
La cetonización también puede referirse a la conversión de algunos enoles en cetonas. Esta conversión es la inversa de la enolización . [13]