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La base de Tröger

La base de Tröger [1] es un compuesto orgánico tetracíclico sólido de color blanco . [2] Su fórmula química es (CH
3C
6h
3NCH
2)
2CH
2. La base de Tröger y sus análogos son solubles en varios disolventes orgánicos y soluciones acuosas ácidas fuertes debido a su protonación . Lleva el nombre de Julius Tröger , quien lo sintetizó por primera vez en 1887.

Historia

La investigación original de Tröger en 1887 [1] no logró elaborar la estructura exacta de su nuevo producto, lo que llevó a Johannes Wislicenus , el director departamental de la época, a asignar una calificación mediocre a la tesis de Tröger. Aunque se habían dibujado varias estructuras posibles para el producto de Tröger, su estructura correcta permaneció como un misterio durante 48 años, hasta la aclaración final en 1935 por Spielman. [3]

Estructura y quiralidad

Enantiómeros de la base de Tröger: enantiómero (5 S , 11 S ) (arriba) y enantiómero (5 R , 11 R ) (abajo)

La inversión de nitrógeno normalmente conduce a un rápido equilibrio entre los enantiómeros de las aminas quirales, que les impide mostrar actividad óptica. La inversión puede detenerse mediante tensión conformacional, ya que la base de Tröger ha demostrado que el nitrógeno es capaz de formar un centro estereogénico en moléculas orgánicas. En la base de Tröger esta inversión no es posible y los átomos de nitrógeno son centros estereogénicos definidos. La separación de los enantiómeros de la base de Tröger fue realizada por primera vez por Vladimir Prelog en 1944. [4] Prelog realizó cromatografía en columna utilizando una fase estacionaria quiral como un método relativamente nuevo que más tarde ganó popularidad y se convirtió en un procedimiento estándar. La base de Tröger y sus análogos pueden resolverse mediante varios métodos, incluida la HPLC quiral [5] [6] , o prepararse como un solo enantiómero . [7] [8]

Casi 30 años después del informe inicial de Tröger, Hünlich describió otro producto misterioso obtenido de la condensación de formaldehído y 2,4-diaminotolueno . [9] [10] Después de casi un siglo, la estructura del producto de Hünlich fue aclarada mediante cristalografía de rayos X como una C
2-Análogo simétrico portador de aminas de la base de Tröger. [11] La base de Tröger es una diamina , que excepcionalmente exhibe quiralidad debido a la inversión evitada de la configuración de dos grupos de amina terciaria estereogénica cabeza de puente . La base de Tröger y sus análogos se racemizan en condiciones ácidas mediante la formación de intermedios de iminio, [12] lo que puede evitarse reemplazando el puente metano por un puente etano. [6]

La molécula puede considerarse una pinza molecular, ya que el esqueleto fuerza a la molécula a adoptar una conformación rígida y bloqueada con los anillos aromáticos en una proximidad de 90 grados. [13] [11]

Reacciones

El análogo de base de Tröger ópticamente activo forma superestructuras helicoidales que permiten que el prototipo LCD mostrado pase longitudes de onda de luz específicas a través de un par de polarizadores lineales paralelos (A) y cruzados (B) [6]

La base de Tröger y sus análogos han atraído mucho interés académico. [14] Funcionan como ligandos y precursores de ligandos en la química de coordinación . [15] Cuando los grupos metilo se reemplazan por ácidos carboxílicos [16] o grupos piridinamida , puede tener lugar una interacción química huésped-huésped entre la base de Tröger y otras moléculas, incluidos los glicosaminoglicanos . [17] Se ha descubierto que las dimensiones de la cavidad son óptimas para la inclusión de ácido subérico , pero que con un ácido sebácico más largo o un ácido adípico más corto la interacción es menos favorable.

Análogos de bases de Bisazo Tröger como interruptores moleculares [11]

Los análogos portadores de cromóforos de la base de Tröger [10] [12] han mostrado propiedades NLO [18] y pueden usarse como interruptores moleculares [11] y dopantes de cristal líquido. [6]

Se han descrito análogos espirocíclicos de la base de Tröger (spiroTB). [19]

Síntesis

Mecanismo de formación de la base de Tröger.

La base de Tröger es de interés histórico ya que Julius Tröger la sintetizó por primera vez en 1887 [1] a partir de p-toluidina y formaldehído en una solución ácida. [1] También se puede preparar con ácido clorhídrico y dimetilsulfóxido (DMSO) [20] o hexametilentetraamina (HMTA) como reemplazo del formaldehído. [21]

El mecanismo de reacción con DMSO como donante de metileno para esta reacción es similar al del reordenamiento de Pummerer . La interacción de DMSO y ácido clorhídrico produce un ion sulfenio electrófilo que reacciona con la amina aromática en una adición electrófila . Se elimina el metanotiol y la imina resultante reacciona con una segunda amina. La adición y eliminación del ion sulfenio se repite con el segundo grupo amino y el grupo imina reacciona en una reacción de sustitución aromática electrofílica intramolecular . La generación de imina se repite una tercera vez y la reacción concluye con una segunda sustitución electrófila del otro aroma. También se han introducido métodos estereoselectivos y enantioespecíficos para la síntesis directa [22] de análogos ópticamente activos de la base de Tröger. [6]

Referencias

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  2. ^ Ostam (2017). "Preparación fácil de bloques de construcción en forma de Ʌ: derivatización en base Hünlich". Synlett . 28 (13): 1641-1645. doi :10.1055/s-0036-1588180. S2CID  99294625.
  3. ^ Spielman, MA (1935). "La estructura de la base de Troeger". Mermelada. Química. Soc . 57 (3): 583–585. doi :10.1021/ja01306a060.
  4. ^ Prelog, V.; Wieland, P. (1944). "Über die Spaltung der Tröger'schen Base in optische Antipoden, ein Beitrag zur Stereochemie des dreiwertigen Stickstoffs". Helvetica Chimica Acta . 27 (1): 1127-1134. doi :10.1002/hlca.194402701143.
  5. ^ Sergeyev Sergey, Diederich François (2006). "Enantioseparación semipreparativa de derivados de bases de Tröger por HPLC". Quiralidad . 18 (9): 707–712. doi :10.1002/chir.20318. PMID  16845673.
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