Reacci贸n ald贸lica



La reacci贸n ald贸lica es una importante reacci贸n qu铆mica de formaci贸n de enlaces carbono-carbono en qu铆mica org谩nica.[1] [2] [3] En su forma normal, la reacci贸n ald贸lica involucra la adici贸n nucleof铆lica del enolato de una cetona a un aldeh铆do, para formar una 尾-hidroxicetona, o "aldol" (aldeh铆do + alcohol), una unidad estructural encontrada en muchas mol茅culas presentes en la naturaleza y en f谩rmacos.[4] [5] [6] Algunas veces, el producto de la adici贸n ald贸lica pierde una mol茅cula de agua durante la reacci贸n, para formar una cetona 伪,尾-insaturada. Esto es llamado una condensaci贸n ald贸lica. La reacci贸n ald贸lica fue descubierta independientemente por Charles-Adolphe Wurtz[7] [8] [9] y por Alexander Porfyrevich Borodin en 1872. Borodin observ贸 la dimerizaci贸n ald贸lica a 3-hidroxibutanal a partir de acetaldeh铆do bajo condiciones 谩cidas. La reacci贸n ald贸lica se usa ampliamente en la producci贸n a larga escala de commodities qu铆micos, tales como el pentaeritritol[10] y en la industria farmac茅utica para la s铆ntesis de drogas de pureza 贸ptica. Por ejemplo, la ruta inicial de Pfizer para la droga anticolesterol茅mica Lipitor (atorvastatina), aprobada en 1996, empleaba dos reacciones ald贸licas, permitiendo el acceso a cantidades de la droga en la escala de los multigramos.[11] [12]

La unidad estructural ald贸lica es especialmente com煤n en los polic茅tidos, una familia de productos naturales de los cuales derivan muchos f谩rmacos, incluyendo el potente inmunosupresor FK506, los antibi贸ticos tetraciclinas, y el agente antif煤ngico anfotericina B. La amplia investigaci贸n en la reacci贸n ald贸lica ha producido m茅todos altamente eficientes que permiten la que de otra modo ser铆a muy complicada s铆ntesis total de muchos polic茅tidos en el laboratorio.[13] Esto es importante porque muchos polic茅tidos, junto con otras mol茅culas biol贸gicamente activas, est谩n presentes en la naturaleza en cantidades impr谩cticamente peque帽as para investigaciones posteriores. La s铆ntesis de muchos compuestos, otrora considerada casi imposible, ahora puede ser efectuada casi rutinariamente a escala de laboratorio, y se acerca a la viabilidad econ贸mica a gran escala en algunos casos, tales como el agente antitumoral altamente activo discodermolida. En bioqu铆mica, la reacci贸n ald贸lica es uno de los pasos clave de la glic贸lisis, donde es catalizada por enzimas denominadas aldolasas.

La reacci贸n ald贸lica es particularmente valiosa en s铆ntesis org谩nica porque conduce a la formaci贸n de productos con dos nuevos centros estereog茅nicos (en el carbono-伪 y en el carbono-尾 del aducto ald贸lico, marcado con asteriscos en el esquema anterior). Los m茅todos modernos, descritos m谩s adelante, ahora permiten controlar la configuraci贸n relativa y absoluta de estos centros. Esto es de particular importancia cuando se sintetiza f谩rmacos, dado que las mol茅culas con la misma conectividad estructural pero diferente estereoqu铆mica suelen tener propiedades biol贸gicas ampliamente distintas.

Se puede emplear una variedad de nucle贸filos en la reacci贸n ald贸lica, incluyendo el enol, enolato, y 茅ter de enol de las cetonas, aldeh铆dos y muchos otros compuestos carbon铆licos. Generalmente, el compa帽ero electrof铆lico es un aldeh铆do, aunque existen muchas variaciones, como la reacci贸n de Mannich. Cuando el nucle贸filo y el electr贸filo son distintos (el caso m谩s frecuente), la reaccci贸n es denominada reacci贸n ald贸lica cruzada (en oposici贸n a la que forma d铆meros en una dimerizaci贸n ald贸lica).  

Tabla de contenidos

Mecanismos

La reacci贸n ald贸lica puede proceder mediante dos mecanismos fundamentalmente distintos. Los compuestos carbon铆licos, tales como los aldeh铆dos y cetonas, pueden ser convertidos a enoles o 茅teres de enol. Estos compuestos, al ser nucleof铆licos en el carbono-伪, pueden atacar a los compuestos carbon铆licos protonados especialmente reactivos, tales como los aldeh铆dos protonados. 脡ste es el "mecanismo en贸lico". Los compuestos carbon铆licos, al tener 谩tomos de hidr贸geno 谩cidos, pueden ser deprotonados para formar enolatos, los que son mucho m谩s nucleof铆licos que los enoles o los 茅teres de enol y pueden atacar a los electr贸filos directamente. El electr贸filo usual es un aldeh铆do, dado que las cetonas son mucho menos reactivas. 脡ste es el "mecanismo del enolato". Si las condiciones son particularmente fuertes (por ejemplo, met贸xido de sodio, hidr贸xido de sodio, reflujo), puede suceder la condensaci贸n, pero esto generalmente puede evitarse con reactivos que requieren condiciones moderadas o bajas temperaturas (por ejemplo, LDA (una base fuerte), THF, -78 掳C). Aunque la adici贸n ald贸lica generalmente procede hasta casi completarse, la reacci贸n no es irreversible, pues el tratamiento de los aductos ald贸licos con bases fuertes generalmente induce la ruptura retro-ald贸lica (produciendo los materiales iniciales). Las condensaciones ald贸licas son irreversibles.

Mecanismo en贸lico

Cuando se usa un catalizador 谩cido, la etapa inicial en el mecanismo de reacci贸n involucra la tautomerizaci贸n del compuesto carbon铆lico para formar el enol. El 谩cido tambi茅n sirve para activar el grupo carbon铆lico de otra mol茅cula por protonaci贸n, haci茅ndolo altamente electrof铆lico. El enol es nucleof铆lico en el carbono-伪, permiti茅ndole atacar al compuesto carbon铆lico protonado, conduciendo al aldol despu茅s de la deprotonaci贸n. 脡ste suele deshidratarse para producir el compuesto carbon铆lico insaturado. El esquema muestra una autocondensaci贸n catalizada por 谩cido t铆pica de un aldeh铆do.

Mecanismo ald贸lico catalizado por 谩cido

Deshidrataci贸n catalizada por 谩cido

Mecanismo del enolato

Si el catalizador es una base moderada como el ion hidr贸xido o un alc贸xido, la reacci贸n ald贸lica procede v铆a el ataque nucleof铆lico del enolato estabilizado por resonancia al group carbonilo de otra mol茅cula. El producto es la sal de alc贸xido del producto ald贸lico. El aldol mismo se forma a continuaci贸n, y puede sufrir deshidrataci贸n para producir el compuesto carbon铆lico insaturado. El esquema muestra un mecanismo simple para la reacci贸n ald贸lica catalizada por bases de un aldeh铆do consigo mismo.

Reacci贸n ald贸lica catalizada por bases (mostrada usando OCH3 como base)

Deshidrataci贸n catalizada por bases (algunas veces escrita en un solo paso)

Aunque s贸lo se requiere una cantidad catal铆tica de base en algunos casos, el procedimiento m谩s usual es usar una cantidad estequiom茅trica de base fuerte tal como el LDA o NaHMDS. En este caso, la formaci贸n de enolato es irreversible, y el producto ald贸lico no es formado hasta que el alc贸xido met谩lico del producto ald贸lico es protonado en un paso posterior.

Modelo de Zimmerman-Traxler

Se conocen formas m谩s refinadas del mecanismo. En 1957, Zimmerman y Traxler propusieron que algunas reacciones ald贸licas tienen estados de transici贸n de seis miembros en conformaci贸n de silla.[14] Esto se conoce ahora como el modelo de Zimmerman-Traxler. Los E-enolatos conducen a la formaci贸n de productos anti, mientras que los Z-enolatos conducen a la formaci贸n de productos syn. Los factores que controlan la selectividad son la preferencia para colocar los sustituyentes ecuatorialmente en los estados de transici贸n de seis miembros y evitar interacciones syn-pentano, respectivamente.[15] E y Z se refieren a las relaciones estereoqu铆micas cis-trans entre los 谩tomos de ox铆geno de enolato que tienen el contraion positivo, y el grupo de m谩xima prioridad en el carbono alfa. En realidad, s贸lo algunos especies como el litio y el boro siguen el modelo de Zimmerman-Traxler. entonces, en algunos casos, el resultado estereoqu铆mico de la reacci贸n puede ser impredecible.


Control en la Reacci贸n Ald贸lica

El problema

El problema del "control" en la adici贸n ald贸lica es demostrado mejor por un ejemplo. Consid茅rese el resultado de esta reacci贸n hipot茅tica:

En esta reaccci贸n, dos cetonas asim茅tricas se condensan usando et贸xido de sodio. La basicidad del et贸xido de sodio es tal que no puede deprotonar completamente ninguna de las cetonas, pero puede producir peque帽as cantidades de enolato de sodio para ambas cetonas. Efectivamente, esto significa que, adem谩s de ser potenciales electr贸filos ald贸licos, ambas cetonas pueden actuar tambi茅n como nucle贸filos por medio de su enolato de sodio. Dos electr贸filos y dos nucle贸filos pueden conducir potencialmente a cuatro productos posibles:

En consecuencia, si se desea obtener s贸lo uno de los productos cruzados, la adici贸n ald贸lica debe ser "controlada"

Acidez

Si uno de los reactantes es considerablemente m谩s 谩cido que el otro, el control puede ser autom谩tico. El prot贸n m谩s 谩cido es abstra铆do por la base y se forma un enolato. Este tipo de contorl s贸lo sirve si la diferencia de acidez es suficientemente grande y no se usa un exceso de base en la reacci贸n. El control m谩s simple es si s贸lo uno de los reactantes tiene protones 谩cidos y s贸lo esta mol茅cula forma el enolato. Por ejemplo, la adici贸n de malonato de dietilo al benzaldeh铆do s贸lo conducir铆a a la formaci贸n de un producto:

En este caso, los protones metil茅nicos doblemente activados del malonato ser谩n preferentemente deprotonados por el et贸xido de sodio, y formar谩n cuantitativamente el enolato de sodio. Dado que el benzaldeh铆do no tiene 谩tomos de hidr贸geno alfa, s贸lo es posible una combinaci贸n nucle贸filo-electr贸filo; entonces se ha conseguido el control. Esta aproximaci贸n combina dos elementos del control: acidez aumentada de los 谩tomos de hidr贸geno alfa en el nucle贸filo, y la falta de 谩tomos de hidr贸geno alfa en el electr贸filo.

Orden de adici贸n

Una soluci贸n com煤n es la formaci贸n del enolato de uno de los reactantes primero, y luego agregar el otro reactante bajo control cin茅tico de la reacci贸n.[16] El control cin茅tico significa que la reacci贸n directa de adici贸n ald贸lica debe ser significativamente m谩s r谩pida que la reacci贸n reversa retro-ald贸lica. Para que esta aproximaci贸n sea exitosa, tambi茅n deben satisfacerse otras dos condiciones: debe ser posible la formaci贸n cuantitativa del enolato del primer reactante, y la reacci贸n directa ald贸lica debe ser significativamente m谩s r谩pida que la transferencia de la forma de enolato de un reactante al otro. Algunas condiciones de control cin茅tico comunes involucran la formaci贸n del enolato de una cetona con LDA a -78 掳C, seguido de la lenta adici贸n de un aldeh铆do.

Enolatos

Formaci贸n

El enolato puede ser formando usando una base fuerte ("condiciones duras") o un 谩cido de Lewis y una base d茅bil ("condiciones suaves"). Para que suceda la deprotonaci贸n, el requerimiento estereoelectr贸nico es que el enlace sigma C-H sea capaz de traslaparse con el orbital 蟺* del grupo carbonilo.

Geometr铆a

Se han desarrollado amplios estudios sobre la formaci贸n de enolatos bajo diferentes condiciones. Ahora es posible generar, en la mayor铆a de casos, le geometr铆a del enolato deseada:[17]

Para las cetonas, la mayor铆a de condiciones de enolizaci贸n produce los Z enolatos. Para los 茅steres, la mayor铆a de condiciones de enolizaci贸n produce los E enolatos. La adici贸n de [[hexametilfosforamida|HMPA}} invierte la estereoselectividad de la deprotonaci贸n.

La formaci贸n estereoselectiva de los enolatos ha sido racionalizada mediante el denominado modelo Irlanda,[18] [19] [20] [21] aunque su validez es algo cuestionable. En muchos casos, no se conoce cu谩les intermediarios son monom茅ricos o oligom茅ricos en naturaleza; a pesar de ello, el modelo Irlanda sigue siendo una herramienta 煤til para entender a los enolatos.

En el modelo Irlanda, se asume que la deprotonaci贸n procede por un estado de transici贸n monom茅rico de seis miembros. Los dos sustituyentes m谩s grandes en el electr贸filo adoptan una disposici贸n ecuatorial en el estado de transici贸n favorecido, conduciendo a una preferencia por los E enolatos. El modelo falla claramente en muchos casos; por ejemplo, si la mezcla solvente es cambiada de THF a 23% HMPA-THF, la geometr铆a del enolato se invierte inexplicablemente.

Cin茅tica vs. termodin谩mica de los enolatos

Si una cetona asim茅trica es atacada a una base, puede formar dos enolatos regioisom茅ricos (ignorando la geometr铆a del enolato). Por ejemplo:

Se considera al enolato trisustituido como el enolato cin茅tico, mientras que el enolato tetrasustituido es considerado como el enolato termodin谩mico. El 谩tomo de carbono 伪 deprotonado para formar el enolato cin茅tico est谩 menos protegido, y en consecuencia se deprotona m谩s f谩cilmente.En general, las olefinas tetrasustituidas son m谩s estables que las olefinas trisustituidas debido a la estabilizaci贸n hiperconjugativa. La proporci贸n de regiois贸meros del enolato est谩 altamente influenciada por la base seleccionada.

En general, los enolatos cin茅ticos est谩n favorecidos por temperaturas fr铆as, enlaces metal-ox铆geno con mayor car谩cter i贸nico, y deprotonaci贸n r谩pida usando un ligero exceso de una base fuerte y con gran impedimento est茅rico; los enolatos termodin谩micos se ven favorecidos por temperaturas altas, enlaces metal-ox铆geno con mayor car谩cter covalente, y mayor tiempo para que alcance el equilibrio utilizando una cantidad ligeramente sub-estequiom茅trica de base fuerte. El uso de una cantidad sub-estequiom茅trica de base permite que una peque帽a fracci贸n de compuesto carbon铆lico no enolizado equilibre al enolato hacia el regiois贸mero termodin谩mico, actuando como un transportador de protones.

Estereoselectividad

La reacci贸n ald贸lica es particularmente 煤til porque se generan dos nuevos centros estereog茅nicos en una reacci贸n. La extensa investigaci贸n efectuada ha permitido entender el mecanismo de reaccci贸n y mejorar la selectividad observada bajo diferentes condiciones. La convenci贸n syn/anti es usada com煤nmente para denotar la estereoqu铆mica relativa en los 谩tomos de carbono 伪 y 尾.


La convenci贸n se aplica cuando se agregan nucle贸filos de propionato (o orden mayor) a aldeh铆dos. El grupo R de la cetona y el grupo R del aldeh铆do se al铆nean en zigzag en el plano del papel, y la disposici贸n es syn o anti, dependiendo de que si est谩n al mismo lado o a lados opuestos de la cadena principal.

Enolatos E vs. Z

No hay diferencia significativa entre el nivel de estereoinducci贸n observada con los enolatos E y Z:[17]

Ion met谩lico

El cati贸n met谩lico del enolato puede desempe帽ar un rol may煤sculo en determinar el nivel de estereoselectividad en la reacci贸n ald贸lica. Se usa boro frecuentemente porque su longitud de enlace es significativamente menor que la de otros metales como el litio, aluminio, o magnesio. Por ejemplo, los enlaces boro-carbono y boro-ox铆geno tienen longitudes de 1,4-1,5脜 y 1,5鈥1,6 脜 en longitud, respectivamente, mientras que las longitudes de enlace t铆picas metal-carbono y metal-ox铆geno son 1,9鈥2,2 脜 y 2,0鈥2,2 脜, respectivamente. Esto tiene efecto en el "fortalecimiento" del estado de transici贸n:[22]

Estereoselectividad: Estereocentro alfa en el enolato

La reacci贸n ald贸lica puede exhibir "estereocontrol basado en el sustrato" en el que la quiralidad existente en cualquiera de los reactantes influye en el resultado estereoqu铆mico de la reacci贸n. Esto ha sido estudiado ampliamente, y en muchos casos, se puede predecir el sentido de la inducci贸n asim茅trica, y en ocasiones el nivel absoluto de diastereoselectividad. Si el enolato contiene un estereocentro en la posici贸n alfa, se puede realizar un excelente estereocontrol.

En el caso de un E enolato, el elemento dominante de control es el impedimento al铆lico, donde, en el caso de un Z enolato, el elemento de control dominante es impedir las interacciones diaxiales 1,3. El modelo general es presentado a continuaci贸n:

Para claridad, el estereocentro en el enolato ha sido epimerizado; en realidad, la diastereocara opuesta del aldeh铆do deb铆a haber sido atacada. En ambos casos, el diastere贸mero syn-1,3 est谩 favorecido. Hay muchos ejemplos de este tipo de estereocontrol:[23]

Stereoselectivity: Alpha stereocenter on the electrophile

When enolates attacks aldehydes with an alpha stereocenter, excellent stereocontrol is also possible. The general observation is that E enolates exhibit Felkin diastereoface selection, while Z enolates exhibit anti-Felkin selectivity. The general model[24] [25] is presented below:

Since Z enolates must react through a transition state which either contains a destabilizing syn-pentane interaction or anti-Felkin rotamer, Z-enolates exhibit lower levels of diastereoselectivity in this case. Some examples are presented below:[26] [27]

Estereoselectividad: modelo combinado para la estereoinducci贸n

Si tanto el enolato como el aldeh铆do contienen quiralidad pre-existente, el resultado de la "doble estereodiferenciaci贸n" de la reacci贸n ald贸lica puede ser predicha usando un modelo estereoqu铆mico fusionado, que toma en cuenta las interacciones faciales en el enolato, la geometr铆a del enolato, y las interacciones faciales en el aldeh铆do.[28] Algunos ejemplos de la aplicaci贸n de este modelo se dan a continuaci贸n:[27]


Qu铆mica de la oxazolidinona de Evans

La s铆ntesis org谩nica moderna requiere la s铆ntesis de compuestos en forma enantiopura. Dado que la reacci贸n de adici贸n ald贸lica crea dos nuevos estereocentros, pueden formarse hasta cuatro estereois贸meros.

Se han desarrollado muchos m茅todos que permiten tanto el control de la estereoqu铆mica relativa (syn o anti) y absoluta (R o S).

Un m茅todo ampliamente usado es el m茅todo de la oxazolidinona de acilo de Evans.[29] [30] Fue desarrollado a fines de la d茅cada de 1970 y principios de 1980 por David A. Evans y sus colaboradores. El m茅todo trabaja al crear un enolato quiral al unir un auxiliar quiral. La quiralidad pre-existente del auxiliar es transferida al aducto ald贸lico mediante una reacci贸n ald贸lica diastereoselectiva. Despu茅s de la subsecuente remoci贸n del auxiliar, se obtiene el estereois贸mero ald贸lico deseado.

En el caso del m茅todo de Evans, el auxiliar quiral unido es una oxazolidinona, y el compuesto carbon铆lico resultante es una imida. Actualmente hay un buen n煤mero de oxazolidinonas f谩cilmente disponibles en ambas formas enantiom茅ricas. 脡stas pueden costar entre US$10-US$20 por gramo, con lo que son relativamente caras.

La acilaci贸n de una oxazolidinona es un procedimiento conveniente, y es referida informalmente como "loading done". Los Z-enolatos, que conducen a aductos ald贸licos syn, pueden ser formados usando enolizaci贸n suave mediada por boro:[31]

Frecuentemente puede obtenerse s贸lo un diastere贸mero por una cristalizaci贸n del aducto ald贸lico. Desafortunadamente, los aductos ald贸licos anti no pueden ser obtenidos apropiadamente mediante el m茅todo de Evans. A pesar del costo y la limitaci贸n de s贸lo conducir a aductos syn, la superior confiabilidad del m茅todo, facilidad de uso y versatilidad lo convierten en el m茅todo de elecci贸n en muchas situaciones. Muchos otros m茅todos est谩n disponibles para la ruptura del auxiliar:[32]

A partir de la construcci贸n de la imida, pueden realizarse reacciones de adici贸n ald贸licas selectivas syn y anti, permitiendo el ensamblaje de tres de los cuatro posibles estereoarreglos: selectivo syn:[33] y selectivo anti:[34]

En las reacciones syn-selectivas, ambos m茅todos de enolizaci贸n producen el enolato Z, como se espera; sin embargo, el resultado estereoqu铆mico de la reacci贸n est谩 controlado por el estereocentro metilo, m谩s que por la quiralidad de la oxazolidinona. Los m茅todos descritos permiten el ensamblaje estereoselectivo de polic茅tidos.

Qu铆mica Ald贸lica Moderna

La metodolog铆a reciente permite conducir una m谩s amplia variedad de reacciones ald贸licas, frecuentemente con una cantidad catal铆tica de ligante quiral. Cuando las reacciones emplean peque帽as cantidades de ligantes enantiom茅ricamente puro para inducir a la formaci贸n de productos enantiom茅ricamente puros, las reacciones suelen ser denominas "catal铆ticas, asim茅tricas"; por ejemplo, actualmente hay muchas reacciones ald贸licas [[s铆ntesis asim茅trica|asim茅tricas catal铆ticas disponibles.

Reacciones ald贸licas acetato

Una limitaci贸n clave a la aproximaci贸n por auxiliar quiral es la incapacidad de las N-acetil imidas para reaccionar selectivamente. Una aproximaci贸n temprana era usar un grupo tio茅ter temporal:[32] [35]

Reacci贸n ald贸lica de Mukaiyama

La reacci贸n ald贸lica de Mukaiyama es la adici贸n nucleof铆lica de 茅teres en贸licos de sililo a un aldeh铆do, catalizada por 谩cidos de Lewis, tales como el trifluoruro de boro o el cloruro de titanio.[36] [37] La reacci贸n ald贸lica de Mukaiyama no sigue el modelo de Zimmerman-Traxler. Carreira describi贸 una metodolog铆a asim茅trica particularmente 煤til con acetales de sililcetena, debido a su elevado grado de enantioselectividad y sustratos susceptibles.[38]

El m茅todo funciona con aldeh铆dos alif谩ticos no ramificados, que suelen ser electr贸filos pobres para los procesos asim茅tricos, catal铆ticos. Esto puede deberse a la pobre diferenciaci贸n electr贸nica y est茅rica entre sus enantiocaras.

El proceso ald贸lico vin铆ligo an谩logo de Mukaiyama puede ser efectuado en forma catal铆tica y asim茅trica. El ejemplo mostrado a continuaci贸n funciona eficientemente para aldeh铆dos arom谩ticos (pero no alif谩ticos) y se cree que el mecanismo involucra un dienolato quiral de metal.[39] [40]

Aldoles tiazoldinetiona criminas

Una versi贸n m谩s reciente de los auxiliares de Evans es la tiazoldinetiona crimina.[41] [42] Los rendimientos qu铆micos, diastereselectividades y enantioselectividades de la reacci贸n son generalmente altos, aunque no tan altos como en los casos Evans. Sin embargo, a diferencia de los auxiliares Evans, la tiazoldinetiona puede efectuar reacciones ald贸licas acetato (ref: Crimmins, Org. Lett. 2007, 9(1), 149鈥152.) y puede producir aductos "syn Evans" o "syn no-Evans" simplemente variando la cantidad de (-)-esparteina. Se cree que la reacci贸n procede v铆a un estado de transici贸n de seis miembros, con uni贸n al titanio, an谩logo a los estados de transici贸n propuestos para los auxiliares de Evans.

Reacciones ald贸licas organocatal铆ticas

Un interesante nuevo desarrollo es el uso de catalizadores aminas secundarias quirales. Estas aminas secundarias forman enaminas transitorias, al ser expuestas a cetonas, las que pueden reaccionar enantioselectivamente con aldeh铆dos electr贸filos apropiados. Esto es conocido como cat谩lisis enamina, un tipo de organocat谩lisis, dado que el catalizador est谩 basado en una peque帽a mol茅cula org谩nica. En un ejemplo seminal, la prolina cataliz贸 eficientemente la ciclizaci贸n de una tricetona:

Esta reacci贸n es conocida como la reacci贸n de Hajos-Parrish[43] [44] (tambi茅n conocida como reacci贸n de Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert, refiri茅ndose a un reporte contempor谩neo de Schering de la reacci贸n en condiciones m谩s fuertes)[45] . Bajo las condiciones de Hajos-Parrish, s贸lo se necesita una cantidad catal铆tica peque帽a de prolina (3mol%). No hay peligro de un fondo aquiral de la reacci贸n, porque los intermediarios de amina transientes son m谩s nucleof铆licos que los enoles de las cetonas originarias. Esta estrategia es particularmente potente porque ofrece una forma simple de generar enantioselectividad en reacciones sin usar metales de transici贸n, los que tienen la posible desventaja de ser t贸xicos o caros.

Es interesante el hecho de que las reacciones ald贸licas catalizadas por prolina no muestran efectos no lineales (la enantioselectividad de los productos es directamente proporcional a la enantiopureza del catalizador). Combinado con evidencia de marcado isot贸pico y estudios computacionales, el mecanismo de reacci贸n de las reacciones ald贸licas catalizadas por prolina es como sigue:[46]

Esta estrategia permite la reacci贸n de adici贸n ald贸lica cruzada entre dos aldeh铆dos, que de otro modo ser铆a muy desafiante. En general, las reacciones ald贸licas cruzadas entre aldeh铆dos son desafiantes porque pueden polimerizarse f谩cilmente o reaccionar no selectivamente para dar mezclas estad铆sticas de los productos. El primer ejemplo se muestra a continuaci贸n:[47]

En contraste a la preferencia por aductos syn t铆picamente observada en las adiciones ald贸licas basadas en enolato, estas adiciones ald贸licas organocatalizadas son anti-selectivas. En muchos casos, las condiciones organocatal铆ticas son lo suficientemente suaves para evitar la polimerizaci贸n. Sin embargo, la selectividad requiere la lenta adici贸n controlada usando una bomba de jeringa del compa帽ero electrof铆lico deseado, porque generalmente ambos reactantes son enolizables. Si un aldeh铆do no tiene hidr贸genos alfa enolizables, ni ramificaciones alfa o beta, se puede lograr un control adicional.

Una demostraci贸n elegante del poder de las reacciones ald贸licas asim茅tricas organocatal铆ticas fue expuesta por MacMillan y sus colaboradores en el 2004, con su s铆ntesis de carbohidratos diferencialmente protegidos. Mientras los m茅todos tradicionales de s铆ntesis consiguen la s铆ntesis de hexosas usando variaciones de estrategias de protecci贸n-deprotecci贸n iteractivas, requiriendo de 8 a 14 pasos, la organocat谩lisis permite acceder a muchos de los mismos sustratos usando un protocol eficiente de dos pasos, involucrando la dimerizaci贸n catalizada por prolina de alfa-oxialdeh铆dos, seguido por ciclizaci贸n ald贸lica de Mukaiyama en tandem.

La dimerizaci贸n ald贸lica de alfa-oxialdeh铆dos requiere que el aducto ald贸lico, en s铆 mismo un aldeh铆do, sea inerte a reacciones ald贸licas posteriores.[48] Estudios previos revelaron que los aldeh铆dos que llevan un sustituyente alfa-alquiloxi o alfa-sililoxi son adecuados para esta reacci贸n, mientras que los aldeh铆dos que tienen grupos que atraen electrones como el acetoxi eran no reactivos. El producto eritrosa protegida puede ser luego convertida a los cuatro az煤cares posibles v铆a la adici贸n ald贸lica de Mukaiyama, seguida de formaci贸n de lactol. Esto requiere un diastereocontrol apropiado en la adici贸n ald贸lica de Mukaiyama y el producto, un ion sililoxicarbenio, que preferentemente se ciclice en vez de hacer una reacci贸n ald贸lica posterior. Al final, se sintetiz贸 glucosa, manosa y alosa:

Adiciones ald贸licas "directas

En una adici贸n ald贸lica usual, un compuesto carbon铆lico se deprotona para formar un enolato. El enolato se agrega a un aldeh铆do o cetona, lo que forma un alc贸xido, que es protonado en un paso adicional. Un m茅todo superior, en principio, deber铆a evitar la secuencia de deprotonaci贸n-aldol-protonaci贸n en favor de una "adici贸n ald贸lica directa". La major caracter铆stica en tal proceso es que la adici贸n ald贸lica genera un alc贸xido, que es mucho m谩s b谩sico que los materiales iniciales, ocasionando la p茅rdida del catalizador:

Una aproximaci贸n, recientemente demostrada por Evans, es sililar el aducto ald贸lico:[49]

Este m茅todo es m谩s efectivo en costo e industrialmente 煤til que los procedimientos t铆picos basados en enolato. Una aproximaci贸n biomim茅tica m谩s reciente de Shair usa beta-tioceto谩cidos como el nucle贸filo.[50] El intermediario ceto谩cido es decarboxilado in situ (el ligante quiral como una bisoxazolina). Los aldeh铆dos ramificados o arom谩ticos son sustratos pobres.

Ver tambi茅n

  • Reacci贸n ald贸lica de Tishchenko
  • Reacci贸n de Baylis-Hillman
  • Reacci贸n de Ivanov
  • Reacci贸n de Reformatsky
  • Reacci贸n de Cannizzaro
  • 脕cido ald贸nico
  • Condensaci贸n de Knoevenagel

Referencias

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