En química orgánica , la reacción de oximercuración es una reacción de adición electrofílica que transforma un alqueno ( R 2 C=CR 2 ) en un alcohol neutro . En la oximercuración, el alqueno reacciona con acetato de mercurio ( AcO−Hg−OAc ) en solución acuosa para producir la adición de un grupo acetoximercurio ( −HgOAc ) y un grupo hidroxi ( −OH ) a través del doble enlace . En este proceso no se forman carbocationes y, por lo tanto, no se observan reordenamientos. La reacción sigue la regla de Markovnikov (el grupo hidroxi siempre se agregará al carbono más sustituido) y es una antiadición (los dos grupos serán trans entre sí). [2] [3] [4]
La oximercuración seguida de desmercuración reductiva se denomina reacción de oximercuración-reducción o reacción de oximercuración-desmercuración . Esta reacción, que casi siempre se lleva a cabo en la práctica en lugar de la oximercuración, se trata al final del artículo.
La oximercuración se puede describir completamente en tres pasos (el proceso completo a veces se denomina desoximercuración ), que se ilustra de forma escalonada a la derecha. En el primer paso, el doble enlace nucleofílico ataca al ion mercurio, expulsando un grupo acetoxi. El par de electrones en el ion mercurio ataca a su vez a un carbono en el doble enlace, formando un ion mercurinio en el que el átomo de mercurio tiene una carga positiva. Los electrones en el orbital molecular más alto ocupado del doble enlace se donan al orbital 6s vacío del mercurio y los electrones en el orbital d xz (o d yz ) del mercurio se donan al orbital molecular más bajo desocupado del doble enlace.
En el segundo paso, la molécula de agua nucleófila ataca al carbono más sustituido, liberando los electrones que participan en su enlace con el mercurio. Los electrones colapsan en el ion mercurio y lo neutralizan. El oxígeno en la molécula de agua ahora tiene una carga positiva.
En el tercer paso, un ion acetato con carga negativa desprotona el ion alquiloxonio, formando el producto de desecho HOAc. Los dos electrones que participan en el enlace entre el oxígeno y el hidrógeno atacado colapsan en el oxígeno, neutralizando su carga y creando el producto final, el alcohol.
La oximercuración es muy regioselectiva y es una reacción de Markovnikov típica de los libros de texto; salvo casos extremos, el nucleófilo del agua siempre atacará preferentemente al carbono más sustituido, depositando allí el grupo hidroxilo resultante. Este fenómeno se explica examinando las tres estructuras de resonancia del ion mercuronio formado al final del paso uno.
Al observar estas estructuras, se observa que la carga positiva del átomo de mercurio a veces reside en el carbono más sustituido (aproximadamente el 4 % del tiempo). Esto forma un carbocatión terciario temporal, que es un electrófilo muy reactivo . El nucleófilo atacará al ion de mercuronio en este momento. Por lo tanto, el nucleófilo ataca al carbono más sustituido porque conserva un carácter más positivo que el carbono menos sustituido.
Estereoquímicamente, la oximercuración es una adición anti . Como se ilustra en el segundo paso, el nucleófilo no puede atacar al carbono desde la misma cara que el ion mercurio debido al impedimento estérico. Simplemente, no hay suficiente espacio en esa cara de la molécula para acomodar tanto al ion mercurio como al nucleófilo atacante. Por lo tanto, cuando la rotación libre es imposible, los grupos hidroxi y acetoximercurio siempre estarán en trans entre sí.
A continuación se muestra un ejemplo de regioselectividad y estereoespecificidad de la reacción de oximercuración con ciclohexenos sustituidos. Un grupo voluminoso como el t -butilo bloquea el anillo en una conformación de silla y evita que el anillo se invierta. Con 4- t -butilciclohexeno, la oximercuración produce dos productos, donde la adición a través del doble enlace es siempre anti , con una ligera preferencia hacia el grupo acetoximercurio trans al grupo t -butilo, lo que da como resultado un producto ligeramente más cis . Con 1-metil-4- t -butilciclohexeno, la oximercuración produce solo un producto, todavía una adición anti a través del doble enlace, donde el agua solo ataca al carbono más sustituido. La razón de la adición anti a través del doble enlace es maximizar la superposición orbital del par solitario de agua y el orbital vacío del ion mercuronio en el lado opuesto del grupo acetoximercurio. Se observa que la regioselectividad favorece que el agua ataque al carbono más sustituido, pero el agua no agrega syn a través del doble enlace, lo que implica que el estado de transición favorece que el agua ataque desde el lado opuesto del grupo acetomercurio. [5]
En la práctica, el producto de aducción de mercurio creado por la reacción de oximercuración casi siempre se trata con borohidruro de sodio (NaBH 4 ) en una base acuosa en una reacción llamada desmercuración . En la desmercuración, el grupo acetoximercurio se reemplaza con un hidrógeno en una reacción estereoquímicamente insensible [6] conocida como eliminación reductiva. La combinación de oximercuración seguida inmediatamente por desmercuración se denomina reacción de oximercuración-reducción. [7]
Por lo tanto, la reacción de oximercuración-reducción es la adición neta de agua a través del doble enlace. Cualquier estereoquímica establecida por el paso de oximercuración se altera en el paso de desmercuración, de modo que el hidrógeno y el grupo hidroxilo pueden estar en cis o trans entre sí. La reducción por oximercuración es una técnica de laboratorio popular para lograr la hidratación de alquenos con selectividad de Markovnikov mientras se evitan los intermediarios de carbocatión y, por lo tanto, la reorganización que puede conducir a mezclas de productos complejas.
La oximercuración no se limita a la reacción de un alqueno con agua para agregar grupos hidroxilo y mercurio. La estructura carbono-mercurio puede experimentar un reemplazo espontáneo del mercurio por hidrógeno, en lugar de persistir hasta un paso de reducción separado. De esta manera, el efecto es que el mercurio es un catalizador de ácido de Lewis . Por ejemplo, usar un alquino en lugar de un alqueno produce un enol, que se tautomeriza en una cetona. Usar un alcohol en lugar de agua produce un éter (ver también la reacción de Hofmann-Sand ). En ambos casos, se observa la regla de Markovnikov.
El uso de un éter vinílico en presencia de un alcohol permite la sustitución de un grupo alcoxi (RO–) por otro mediante un intermedio acetal . Un alcohol alílico y un éter vinílico en las condiciones de la reacción de oximercuración pueden dar R–CH=CH–CH 2 –O–CH=CH 2 , que es adecuado para un reordenamiento de Claisen . [8]
