En química orgánica , la reacción de Mallory es una reacción fotoquímica de -ciclación- eliminación de estructuras de diaril - etileno para formar fenantrenos y otros hidrocarburos aromáticos policíclicos y heteroaromáticos. [1] [2] Esta reacción recibe su nombre de Frank Mallory , quien la descubrió mientras era estudiante de posgrado. [3]
Bajo la irradiación UV, el estilbeno y sus derivados experimentan una ciclización intramolecular para formar dihidrofenantrenos . En presencia de un oxidante , los dihidrofenantrenos se aromatizan para dar aromáticos policíclicos. Típicamente, los dihidrofenantrenos en sí mismos son relativamente inestables y revierten a cis -estilbenos en ausencia de un agente que atrape hidrógeno. Los estilbenos adecuadamente sustituidos pueden experimentar una eliminación irreversible, rearomatizante o procesos de desplazamiento [1,n] en ausencia de un oxidante. Los aril eninos, [4] derivados heteroatómicos de estilbeno (por ejemplo, amidas [5] ) y sustratos que contienen un solo heteroátomo en lugar del doble enlace de estilbeno [6] también experimentan la reacción.
Independientemente de la presencia o ausencia de un oxidante, el primer paso de la reacción es la excitación fotoquímica de un estilbeno o una estructura similar, lo que conduce a la formación de un dihidrofenantreno o un intermediario similar. Para el estilbeno y otras sustancias químicas que contienen un enlace de doble enlace entre los dos anillos aromáticos, la estructura excitada puede experimentar una isomerización cis - trans reversible . Aunque solo las estructuras cis pueden experimentar el paso de ciclización por sí mismas, las estructuras trans pueden isomerizarse in situ y luego ciclarse. [2] De acuerdo con las reglas de Woodward-Hoffmann , el análisis de simetría orbital molecular de la reacción fotoquímica del sistema de seis electrones explica la configuración relativa trans en los centros recién unidos mediante un proceso conrotatorio . [7]
Esta ciclización es reversible, pero pueden ocurrir varias otras reacciones posteriores, dependiendo de los detalles estructurales y de si están presentes otros reactivos determinados.
En presencia de un agente oxidante , el intermedio ciclado puede oxidarse para aromatizar los anillos. Por ejemplo, el dihidrofenantreno se convierte en fenantreno. El oxígeno y el yodo son los oxidantes más utilizados.
En la mayoría de los sustratos, en ausencia de un oxidante, el intermediario dihidrofenantreno puede abrirse reversiblemente al cis -estilbeno correspondiente. Sin embargo, los estilbenos adecuadamente sustituidos se ciclan irreversiblemente si puede tener lugar un proceso de eliminación aromatizante o de desplazamiento de hidrógeno. A continuación se ofrecen ejemplos de estas transformaciones. [8] [9] [10]
La fotociclización se puede llevar a cabo con sustratos de estilbeno sustituidos en orto , meta y para . Los sustratos sustituidos en orto generalmente dan fenantrenos sustituidos en 1, a menos que el sustituyente sea un buen grupo saliente, en cuyo caso ocurre la eliminación para formar fenantreno no sustituido. [11] Los sustratos sustituidos en meta dan mezclas de productos sustituidos en 2 y 4.
La sustitución del doble enlace exocíclico es bien tolerada. Los compuestos aromáticos policíclicos pueden sintetizarse utilizando sustratos que contienen múltiples anillos aromáticos. [9]
Los derivados de estilbeno que contienen sistemas aromáticos fusionados pueden ciclarse utilizando cualquiera de los dos carbonos orto no equivalentes . El carbono que reacciona depende de factores tanto estéricos como electrónicos. Desde el punto de vista electrónico, se prefiere el intermedio dihidrofenantreno que exhibe una mayor estabilización aromática. Por ejemplo, en 1-naftil-2-feniletileno, los factores electrónicos favorecen la formación de 1 sobre 2 en una proporción de 98,5:1,5. [12]
Los sustratos orto -terfenilo se ciclan para dar los trifenilenos correspondientes en presencia de un oxidante, como el yodo. El oxígeno no es satisfactorio porque la apertura del anillo para dar terfenilo altamente estabilizado es más rápida que la oxidación cuando se utiliza oxígeno. [13]
Las amidas pueden ciclarse para formar lactamas. Los ésteres, que existen principalmente en la conformación trans respecto del enlace simple CO, no experimentan este proceso de manera eficiente. [14]
La fotociclación también puede formar anillos de cinco miembros. En la serie de vinil naftaleno, son posibles tanto procesos oxidativos [10] como no oxidativos; aunque este último requiere un catalizador de transferencia de protones. [15]
La ciclización de arilvinilaminas o diarilaminas proporciona indolinas y carbazoles, respectivamente. En un ejemplo interesante, el uso de luz polarizada circularmente proporcionó 3 en un ligero exceso enantiomérico. [16]
En 2015, Li y Twieg informaron sobre un nuevo derivado de las fotociclaciones de tipo Mallory y lo denominaron fotociclodeshidrofluoración (PCDHF). En la ciclización, un estilbeno (u orto-terfenilo) con un grupo pentafluorofenilo, el átomo de flúor puede usarse como un grupo saliente fácil. [17]
La fotociclación se puede utilizar como paso final de una secuencia para generar un anillo aromático fusionado en una posición bencílica. Después de la bromación bencílica con N -bromosuccinimida, la transformación a la sal de fosfonio y una reacción de Wittig con un aldehído aromático, la fotociclación fusiona los anillos aromáticos. La iteración de esta secuencia da como resultado helicenos. [18]
Existen otros métodos para sintetizar el sistema de anillos de fenantreno; sin embargo, la mayoría de ellos son más largos o menos tolerantes a los grupos funcionales que la fotociclización. La reacción de Haworth y la expansión de anillos de tipo Wagner-Meerwein son dos de esas alternativas. [19]