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Reducción de Clemmensen

La reducción de Clemmensen es una reacción química descrita como una reducción de cetonas o aldehídos a alcanos utilizando amalgama de zinc y ácido clorhídrico concentrado (HCl). [1] [2] Esta reacción recibe su nombre en honor a Erik Christian Clemmensen , un químico danés-estadounidense. [3]

La reducción de Clemmensen
Esquema 1: Esquema de reacción de reducción de Clemmensen.

Las condiciones de reducción de Clemmensen son particularmente eficaces para reducir aril [4] - alquil cetonas, [5] [6] como las que se forman en una acilación de Friedel-Crafts . La secuencia de dos pasos de acilación de Friedel-Crafts seguida de reducción de Clemmensen constituye una estrategia clásica para la alquilación primaria de arenos .  

Mecanismo

Esquema 2: En 1975 se propuso un mecanismo de reducción de Clemmensen. [7] [8] El carbonilo se convierte primero en anión radical (mostrado en azul), luego en carbenoide de zinc (mostrado en rojo) y luego se reduce a alcano.

A pesar de que la reacción se descubrió por primera vez en 1914, el mecanismo de la reducción de Clemmensen sigue siendo oscuro. Debido a la naturaleza heterogénea de la reacción, los estudios mecanísticos son difíciles y solo se han divulgado unos pocos estudios. [9] [10] Las propuestas mecanicistas generalmente invocan intermediarios de organocinc , que a veces incluyen carbenoides de zinc , ya sea como especies discretas o como fragmentos orgánicos unidos a la superficie del metal de zinc. Brewster propuso la posibilidad de que la reducción ocurra en la superficie del metal. Dependiendo de la constitución del compuesto carbonílico o la acidez de la reacción, se puede formar un enlace carbono-metal u oxígeno-metal después de que el compuesto se adhiera a la superficie del metal. [9] Además, Vedeja propuso un mecanismo que involucra la formación de anión radical y carbenoide de zinc, seguida de reducción a alcano [7] [8] (como se muestra arriba). Sin embargo, no se cree que el alcohol y el carbanión sean intermediarios, ya que la exposición del alcohol a las condiciones de Clemmensen rara vez produce el producto alcano. [9] [11]

Solicitud

Los compuestos de hidrocarburos altamente simétricos han atraído mucho interés debido a su hermosa estructura y aplicaciones potenciales, pero los desafíos en la síntesis persisten. Suzuki et al. sintetizaron dibarrelano, un tipo de compuesto de hidrocarburo, utilizando la reducción de Clemmensen. [12] Plantearon la hipótesis de que el alcohol secundario experimentó una reacción S N 1 , formando un cloruro . Luego, una cantidad excesiva de zinc redujo el cloruro. Es importante destacar que la reacción redujo efectivamente las dos cetonas, el alcohol y el grupo metoxicarbonilo mientras evitaba cualquier subproducto , dando el producto con un alto rendimiento (61%).

Esquema 3: Síntesis de dibarrelano [12] .

La reducción de Clemmensen no es particularmente efectiva con cetonas alifáticas o cíclicas. Una condición modificada, que involucra polvo de zinc activado en una solución anhidra de cloruro de hidrógeno en éter dietílico o anhídrido acético , da como resultado una reducción más efectiva. La reducción de Clemmensen modificada permite la desoxigenación selectiva de cetonas en moléculas que contienen grupos estables como ciano , amido , acetoxi y carboalcoxi . Yamamura et al. redujeron efectivamente el colestano-3-ona a colestano usando la condición de Clemmensen modificada y dieron el producto con alto rendimiento (~76%). [13]

Esquema 4: Reducción de colestano-3-ona a colestano mediante reducción de Clemmensen [13] .

Problemas y enfoques alternativos

Para realizar la reducción de Clemmensen, el sustrato debe ser tolerante a las condiciones fuertemente ácidas de la reacción (HCl al 37%). Existen varias alternativas. La reducción de Wolff-Kishner puede reducir los sustratos sensibles a los ácidos que son estables a las bases fuertes . Para los sustratos estables a la hidrogenólisis en presencia de níquel Raney , existe un método de reducción de Mozingo de dos pasos más suave .

Lectura adicional

Véase también

Referencias

  1. ^ Smith, Michael (2007). Química orgánica avanzada de March: reacciones, mecanismos y estructura. Jerry March (6.ª ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. p. 1835. ISBN 978-0-471-72091-1.OCLC 69020965  .
  2. ^ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 453. ISBN 978-0387683546.
  3. ^ Clemmensen, Erik (1913). "Reduktion von Ketonen und Aldehyden zu den entsprechenden Kohlenwasserstoffen unter Anwendung von amalgamiertem Zink und Salzsäure". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 46 (2): 1837–1843. doi :10.1002/cber.19130460292. ISSN  0365-9496.
  4. ^ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 453. ISBN 978-0387683546.
  5. ^ "Ácido Y-fenilbutírico". Síntesis orgánicas . 15 : 64. 1935. doi :10.15227/orgsyn.015.0064. ISSN  0078-6209.
  6. ^ "CREOSOL". Síntesis orgánicas . 33 : 17. 1953. doi :10.15227/orgsyn.033.0017. ISSN  0078-6209.
  7. ^ ab Li, Jie Jack (2021), Li, Jie Jack (ed.), "Reducción de Clemmensen", Reacciones de nombres: una colección de mecanismos detallados y aplicaciones sintéticas , Cham: Springer International Publishing, págs. 109-111, doi :10.1007/978-3-030-50865-4_31, ISBN 978-3-030-50865-4, S2CID  243452810 , consultado el 1 de abril de 2023
  8. ^ ab Vedejs, E. (1975), John Wiley & Sons, Inc. (ed.), "Reducción de cetonas en disolventes orgánicos anhidros mediante Clemmensen", Organic Reactions , Hoboken, NJ, EE. UU.: John Wiley & Sons, Inc., págs. 401–422, doi :10.1002/0471264180.or022.03, ISBN 978-0-471-26418-7, consultado el 1 de abril de 2023
  9. ^ abc Brewster, James H. (1954). "Reducciones en superficies metálicas. II. Un mecanismo para la reducción de Clemmensen 1". Revista de la Sociedad Química Americana . 76 (24): 6364–6368. doi :10.1021/ja01653a035. ISSN  0002-7863.
  10. ^ Nakabayashi, Tadaaki (1960). "Estudios sobre el mecanismo de reducción de Clemmensen. I. La cinética de la reducción de Clemmensen de p-hidroxiacetofenona". Revista de la Sociedad Química Americana . 82 (15): 3900–3906. doi :10.1021/ja01500a029. ISSN  0002-7863.
  11. ^ Martin, Elmore L. (2011), John Wiley & Sons, Inc. (ed.), "La reducción de Clemmensen", Organic Reactions , Hoboken, NJ, EE. UU.: John Wiley & Sons, Inc., págs. 155-209, doi :10.1002/0471264180.or001.07, ISBN 978-0-471-26418-7, consultado el 31 de marzo de 2023
  12. ^ ab Suzuki, Takahiro; Okuyama, Hiroshi; Takano, Atsuhiro; Suzuki, Shinya; Shimizu, Isao; Kobayashi, Susumu (21 de marzo de 2014). "Síntesis de dibarrelano, un hidrocarburo de dibiciclo [2.2.2] octano". La Revista de Química Orgánica . 79 (6): 2803–2808. doi :10.1021/jo5003455. ISSN  0022-3263. PMID  24564301.
  13. ^ ab "Reducción de Clemmensen modificada: colestano". Síntesis orgánicas . 53 : 86. 1973. doi :10.15227/orgsyn.053.0086.