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Reacción de Nef

En química orgánica , la reacción Nef es una reacción orgánica que describe la hidrólisis ácida de una sal de un nitroalcano primario o secundario ( R−NO 2 ) a un aldehído ( R−CH=O ) o una cetona ( R 2 C=O ) y óxido nitroso ( N 2 O ). La reacción ha sido objeto de varias revisiones bibliográficas. [1] [2] [3]

La reacción de Nef: 1. Sal de un nitroalcano 3. Cetona 4. Óxido nitroso
La reacción de Nef:
1. Sal de un nitroalcano
3. Cetona
4. Óxido nitroso

La reacción fue descrita en 1894 por el químico John Ulric Nef [4] , quien trató la sal de sodio del nitroetano con ácido sulfúrico , obteniendo un rendimiento del 85-89 % de óxido nitroso y al menos un rendimiento del 70 % de acetaldehído . Sin embargo, la reacción fue iniciada un año antes, en 1893, por Konovalov [5], quien convirtió la sal de potasio del 1-fenilnitroetano con ácido sulfúrico en acetofenona .

Mecanismo de reacción

El mecanismo de reacción a partir de la sal nitronato como estructuras de resonancia 1a y 1b se representa a continuación:

El mecanismo de reacción de Nef
El mecanismo de reacción de Nef

La sal se protona formando el ácido nitroso 2 (en algunos casos se han aislado estos nitronatos) y una vez más el ion iminio 3. Este intermediario es atacado por agua en una adición nucleofílica formando 4 que pierde un protón y luego agua al 1- nitroso -alcanol 5 que se cree que es responsable del color azul oscuro de la mezcla de reacción en muchas reacciones de Nef. Este intermediario se reorganiza al ácido hiponitroso 6 (formando óxido nitroso 6c a 6b ) y al ion oxonio 7 que pierde un protón para formar el compuesto carbonílico .

Tenga en cuenta que la formación de la sal nitronato a partir del compuesto nitro requiere un átomo de hidrógeno alfa y, por lo tanto, la reacción falla con compuestos nitro terciarios.

Alcance

Las reacciones de tipo Nef se encuentran frecuentemente en la síntesis orgánica , porque convierten la reacción de Henry en un método conveniente para la funcionalización en las ubicaciones β y γ. [6] Así, por ejemplo, la reacción se combina con la reacción de Michael en la síntesis del 3-acetil-5-oxohexanoato de metil γ -cetocarbonilo, en sí mismo un intermedio de ciclopentenona : [7] [8]

Reacción de Nef en combinación con la adición de Michael
Reacción de Nef en combinación con la adición de Michael

En la química de los carbohidratos , son un método de extensión de cadena para las aldosas , como en el marcaje isotópico de C 14 - D - manosa y C 14 - D - glucosa a partir de D - arabinosa y C 14 - nitrometano (el primer paso aquí es una reacción de Henry ):

La reacción de Nef: extensión de la cadena
La reacción de Nef: extensión de la cadena

La reacción opuesta es la degradación de Wohl .

Variantes

El protocolo original de Nef, que utiliza ácido sulfúrico concentrado , ha sido descrito como "violento". [9] La hidrólisis con ácidos fuertes sin la etapa de sal intermedia da como resultado la formación de ácidos carboxílicos y sales de hidroxilamina , [ cita requerida ] pero los ácidos de Lewis como el cloruro de estaño (IV) [10] y el cloruro de hierro (III) [11] dan una hidrólisis limpia. Alternativamente, los agentes oxidantes fuertes , como la oxona , [12] el ozono o los permanganatos , escindirán el tautómero nitronato en el doble enlace para formar un carbonilo y nitrato . Los reductores oxófilos , como las sales de titanio , reducirán el nitronato a una imina susceptible a la hidrólisis , pero los reductores menos selectivos dan la amina en su lugar. [9]

Referencias

  1. ^ Noland, Wayland E. (1955). "La reacción de NEF". Chemical Reviews . 55 (1): 137–155. doi :10.1021/cr50001a003.
  2. ^ Pinnick, Harold W. (1990). "La reacción de Nef". En Paquette, Leo A. (ed.). Organic Reactions Volume 38 (1.ª ed.). Nueva York: Wiley. págs. 655–792. doi :10.1002/0471264180.or038.03. ISBN 9780471515944.
  3. ^ Grierson, David S.; Husson, Henri-Philippe (1991). "4.7 – Reacciones de tipo Polonovski y Pummerer y la reacción de Nef". En Trost, Barry; Fleming, Ian (eds.). Síntesis orgánica integral: selectividad, estrategia y eficiencia en la síntesis orgánica moderna, volumen 6 (1.ª ed.). Nueva York: Pergamon. págs. 909–947. doi :10.1016/B978-0-08-052349-1.00175-X. ISBN 9780080359298.
  4. ^ Nef, John Ulric (1894). "Ueber die Constitution der Salze der Nitroparaffine". Justus Liebigs Annalen der Chemie . 280 (2–3): 263–291. doi :10.1002/jlac.18942800209.
  5. ^ Konovalov.,: J. Russ. Física. Química. Soc. 2 1893 , 6(I) , 509.
  6. ^ Warren y Wyatt 2008, pág. 161.
  7. ^ Una síntesis conveniente de ciclopentenonas γ-funcionalizadas Nour Lahmar, Taïcir Ben Ayed, Moncef Bellassoued y Hassen Amri Beilstein Journal of Organic Chemistry 2005 , 1:11 doi :10.1186/1860-5397-1-11
  8. ^ McMurry, John E.; Melton, Jack (1977). "Conversión de nitro a carbonilo por ozonólisis de nitronatos: 2,5-heptandiona". Organic Syntheses . 56 : 36. doi :10.15227/orgsyn.056.0036.
  9. ^ ab Warren, Stuart; Wyatt, Paul (2008). Síntesis orgánica: el enfoque de la desconexión (2.ª ed.). Wiley. págs. 161–164.
  10. ^ Miyashita, Masaaki; Yanami, Tetsuji; Yoshikoshi, Akira (1981). "Síntesis de 1,4-dicetonas a partir de éteres de enol de sililo y nitroolefinas: 2-(2-oxopropil)ciclohexanona". Organic Syntheses . 60 : 117. doi :10.15227/orgsyn.060.0117.
  11. ^ Heinzelman, RV (1955). "O-Metoxifenilacetona". Síntesis orgánicas . 35 : 74. doi :10.15227/orgsyn.035.0074.
  12. ^ Ceccherelli, Paolo; Curinia, Máximo; Marcotullioa, María Carla; Epifanoa, Francesco; Rosatía, Ornelio (1998). "Oxone promovió la reacción Nef. Conversión simple del grupo nitro en carbonilo". Comunicaciones sintéticas . 28 (16): 3057–3064. doi :10.1080/00397919808004885.