REACCIONES DE OXIDACINREDUCCIN EN SNTESIS ORGNICAOH COOMe O SHO O O

RuO4, NaIO4 CCl4, H 2O, CH 3CN

O O O

CF3COOH, piridina DCC/DMSO

Una recopilacin de las reacciones de oxidacin y reduccin de mayor importancia en la sntesis orgnica

CHO COOMe O S

W. Rivera M.

2011

PRLOGO El manejo de la reactividad de las molculas orgnicas desde la perspectiva de los procesos de oxidacin y reduccin en sntesis orgnica, requiere del qumico orgnico un dominio adecuado de los mismos, para encarar reacciones quimioselectivas o estereoespecficas, que permitan desarrollar las reacciones requeridas, con los mayores rendimientos y la menor cantidad de formacin de subproductos no requeridos. En tal virtud, es muy necesario contar con una obra, que contenga las reacciones de oxidacin y reduccin debidamente probadas, que permitan aproximarse a los requerimientos de pureza y selectividad previstos en cada una de las etapas de una sntesis orgnica. Las revistas cientficas del rea de qumica orgnica o ms propiamente de sntesis orgnica, proporcionan una cantidad importante de estudios efectuados sobre el comportamiento de los agentes reductores y oxidantes, para una gama amplia de sustratos, de manera que lo que ayer se afirmaba, sobre la imposibilidad de transformar cierto grupo en presencia de otro, hoy es cada vez menos cierta. En los ltimos tiempos, muchas reacciones de oxidacin y reduccin se encaran a travs del uso de catalizadores diversos, que pasan por la estructura de complejos tradicionales de metales como el Rh, Ir o Ru, as como la cada vez mayor incorporacin de polmeros como soportes activos para disponer de hidrgenos en cantidades suficientes para lograr las transformaciones selectivas de muchos grupos funcionales. Asimismo, es permanente el propsito de conseguir reactivos ms amigables con el medio ambiente para ir sustituyendo aquellos oxidantes y/o reductores txicos como los del Sn, Hg, etc por ejemplo, hoy sustituidos por una enorme variedad de silanos. La bibliografa al respecto es bastante abundante y slo el criterio profesional del qumico orgnico sobre la viabilidad de los mismos, en base a posibilidades ciertas de disponibilidad de los mismos en un laboratorio de qumica apoyar la decisin de usar uno o varios de ellos, tanto en los diseos de sntesis como en la misma ejecucin experimental. En todo caso, se pone a disposicin de estudiantes y profesionales qumicos, la presente obra, que recopila una importante cantidad de reacciones de oxidacin reduccin, para que la misma sirva de consulta y oriente los emprendimientos en sntesis orgnica.

Potos, diciembre de 2011

Wilbert Rivera Muoz wlbrtrivera @gmail.com

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica CONTENIDO Pg.

2011

1. Reacciones de Oxidacin 1.1. Formacin de Enlaces Mltiples C C 1.2. Formacin de Enlaces C O 1.2.1.Oxidacin de Hidrocarburos 1.2.2.Oxidacin del Enlace Olefnico 1.2.2.1. Hidroxilacin 1.2.2.2. Dihidroxilacin 1.2.2.3. Oxidacin de Wacker 1.2.2.4. Hidroformilacin (reaccin oxo) 1.2.2.5. Escisin de Enlaces Olefnicos 1.2.2.6. Epoxidacin 1.2.2.7. Oxidacin allica con SeO2 t 1.2.2.8. Oxidacin de olefinas con BuOOH y catalizadores 1.2.3.Oxidacin de Alquinos 1.2.3.1. Hidratacin de Alquinos 1.2.3.2. Reacciones de Ruptura de Alquinos 1.2.3.3. Reacciones de Alquinos con peroxidisulfato de amonio 1.2.3.4. Carbometalacin/oxigenacin 1.3. Oxidacin de Alcoholes 1.3.1.Oxidacin de Alcoholes Primarios y Secundarios 1.3.1.1. Oxidacin con reactivos de Cromo 1.3.1.2. Oxidacin con reactivos de Manganeso 1.3.1.3. Oxidacin con reactivos de Ruthenio 1.3.1.4. Oxidacin con reactivos de Paladio 1.3.1.5. Oxidacin con reactivos de Plata 1.3.2.Oxidacin de Alcoholes Terciarios 1.3.3.Otros Agentes Oxidantes de Alcoholes 1.3.4.Oxidacin de Alcoholes Primarios con formacin de Nitrilos 1.3.5.Oxidacin de teres 1.4. Oxidacin de Aldehdos y Cetonas 1.4.1.Oxidacin Destructiva de Cetonas 1.4.2.Oxidacin de metil y metilncetonas 1.4.2.1. Oxidacin de Reilly 1.4.2.2. Oxidacin del Hipohalito 1.4.2.3. Oxidacin con cido nitroso 1.4.2.4. Selenxidos intermediarios 1.4.2.5. Formacin de Lactamas a partir de cetonas 1.4.2.6. Oxidacin de Rubottom 1.4.3.Oxidacin de Aldehdos a cidos carboxlicos 1.4.4.Formacin de nitrilos a partir de aldehdos 1.4.5.Oxidacin de aldehdos con oxona 1.4.6.Amidacin Oxidativa de aldehdos 1.4.7.Alfa hidroxilacin de enonas 1.4.8.Hidroxilacin de enolatos de cetonas, steres y lactonas 1.4.9.Oxidacin de sililenol teres y enol carbonato de enonas 1.4.10. Oxidacin de enolatos con oxaziridinas 1.4.11. Oxidacin de ,-insaturado aldehdos a ,-insaturado cidos 1.4.12. Epoxidacin de ,-insaturado cetonas, aldehdos y steres 1.4.13. Epoxidacin de Henbest

1 2 2 4 4 6 9 9 10 10 13 14 14 15 15 16 16 16 16 18 20 21 21 22 22 25 26 27 27 27 27 27 27 28 28 28 28 28 28 29 29 29 30 30 30 30 32

1.4.14. Oxidacin de Baeyer Villiger 1.5. Oxidacin de Fenoles 1.5.1.Formacin de Quinonas 1.5.2.Oxidacin del Persulfato de Elbs 1.5.3.Reaccin de Vilsmeier Haack 1.5.4.Reaccin de Reimer Thiemann 1.5.5.Otras reacciones de Formilacin 1.5.6.Oxidacin Reduccin del Resorcinol 1.6. Oxidacin de Compuestos Nitrogenados 1.6.1.Oxidacin de Aminas Alifticas 1.6.1.1. Oxidacin de Aminas Alifticas Primarias 1.6.1.2. Oxidacin de Aminas Alifticas Secundarias 1.6.1.3. Oxidacin de Aminas Alifticas Terciarias 1.6.2.Oxidacin de Aminas Aromticas 1.6.2.1. Oxidacin de Aminas Aromticas Primarias 1.6.2.2. Oxidacin de Aminas Aromticas Secundarias 1.6.2.3. Oxidacin de Aminas Aromticas Terciarias 1.6.3.Oxidacin de Oximas 1.6.4.Oxidacin de Nitrocompuestos Alifticos 1.6.5.Oxidacin de Nitroarenos 1.6.6.Oxidacin de Nitrilos 1.6.7.Oxidacin de Azidas 1.6.8.Oxidacin de Piridinas 1.7. Oxidacin de Compuestos Aromticos Condensados 1.7.1.Oxidacin de Naftalenos 1.7.2.Oxidacin del Antraceno y Fenantreno 1.8. Otras Oxidaciones 1.8.1.Oxidaciones de aril alquenos 1.8.2.Catlisis Oxidativa de Dimetilanilinas con Alquinos 1.8.3.Amidacin Cataltica de C H Allicos y Benclicos 1.8.4.Conversin de N-Acil Aminocidos en Imidas 1.8.5.Oxidacin de Carbamatos 1.8.6.Oxidacin de Alquilbencenos 2. Reacciones de Reduccin 2.1. Reduccin de Enlaces Mltiples C C 2.1.1.Hidrogenacin Cataltica 2.1.1.1. Sistema Reductor H2, Pd/C 2.1.1.2. El catalizador de Lindlar 2.1.1.3. Nquel Raney 2.1.1.4. Catalizadores de Wilkinson 2.1.2.Reduccin con NBSH 2.1.3.Otros Reductores Catalticos de Alquenos 2.1.3.1. Metales Disueltos en Amonaco Lquido 2.1.3.2. Soluciones de Na o Li en Amonaco lquido 2.1.3.3. La Reduccin de Birch 2.1.4.Metalacin Reductora de 1,2 Diarilarenos 2.2. Reduccin con Diborano 2.3. Los Hidruros Metlicos como Reductores 2.3.1.Hidruro de Diisobutilaluminio (DIBAL) (DIBAL H) 2.3.2.Silanos 2.3.3.Accin del Hidruro de Aluminio

32 32 32 34 35 35 35 35 36 36 36 38 38 39 39 41 42 42 43 45 45 45 46 46 46 47 48 48 48 49 49 49 49 51 51 51 52 53 53 54 56 56 56 57 60 60 61 61 61 62

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica 62 63 63 63 64 64 65 67 8 72 72 73 73 4 75 76 77 78 79 79 79 80 81 81 81 84 84 85 86 86 86 98 99 99 104 104 105 106 106 107 107 107 107 108 109 110 111 111 112 116 117

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2.3.4.Resina de Intercambio de Borohidruro (BER) 2.3.5.Reduccin Catalizada por Rh/C 2.3.6.Reduccin Catalizada por Complejos de Rutenio (Ru) 2.4. Halogenuros de Alquilo y Arilo como Sustratos 2.4.1.Descomposicin de un Compuesto de Grignard 2.4.2.Reduccin con Metales (Mtodo de la Disolucin de Metales) 2.4.3.Deshalogenacin por Hidrogenacin Cataltica 2.4.4.Reduccin con Cianoborohidruro de Sodio (NaBH 3CN) 2.4.5.Reduccin con Silanos 2.4.6.Reduccin con Hidruro de Diisobutilaluminio (DIBAL) (DIBAL H) 2.4.7.Agentes Reductores derivados de Indio 2.4.8.Reduccin con Resina de Intercambio de Borohidruro (BER) 2.4.9.Reduccin con Ioduro de Samario 2.4.10. Reduccin con ster de Hantzsch por Catlisis Fotoreductiva 2.4.11. Reduccin con HCOONH4, catalizada por PdMCM-41 2.4.12. Reduccin con Hidruro de Litio y Aluminio (LiAlH4) 2.4.13. Reduccin con NaBH4 2.4.14. Reduccin Selectiva con BER y Ni(AcO)2 2.4.15. Reduccin Radicalaria, con Reactivos Orgnicos de Estao 2.4.16. Cloruro de Trietilsilano-Indio(III) como Sistema Reductor 2.4.17. Reduccin con Dimetilformamida (DMF)/Pd 2.5. Reduccin de Arenos 2.6. Reduccin de Alcoholes 2.6.1.Reduccin Indirecta de Alcoholes 2.6.2.Reduccin Directa de Alcoholes 2.7. Reduccin de Compuestos Sulfnicos 2.7.1.Reduccin con cido 3-Mercaptopropinico y NBS 2.7.2.Reduccin de Alquil, Vinil y Sulfonatos 2.8. Reduccin de Epxidos 2.9. Reduccin de Aldehdos y Cetonas 2.9.1.Reduccin del C=O de aldehdos y Cetonas a Alcohol 2.9.2.Acoplamientos Reductivos de Aldehdos 2.9.3.Reduccin de Cetosteres 2.9.4.Reduccin del C=O de Aldehdos y Cetonas a Metilenos 2.9.5.Hidrogenacin y Metilacin de Aldehdos 2.9.6.Desoxigenacin de Aldehdos y Cetonas con PMHS 2.9.7.Desoxigenacin de Aldehdos y Cetonas con NaBH4 y LiAlH4 2.9.8.Desoxigenacin de Aldehdos y Cetonas a travs de Desulfurizacin 2.10. Compuestos ,-insaturado Carbonlicos como sustratos 2.10.1. Reduccin con NiCl2/Li, polmeros 2.10.2. Reduccin con Na/NH3Lq. 2.10.3. Reduccin con LiAlH4 2.10.4. Reduccin con NaBH4 2.10.5. Reduccin con Silanos 2.10.6. Reduccin con ster de Hantzsch 2.10.7. Reduccin con Catecolborano 2.10.8. Reduccin Regioselectiva de , - Insaturado carbonilos 2.10.9. Agente Reductor Selectride 2.10.10. Hidrogenacin Cataltica 2.11. Los Alquinoil steres como Sustratos 2.12. Reduccin de cidos Carboxlicos y sus Derivados

2.12.1. Reduccin de cidos Carboxlicos 2.12.2. Reduccin de cidos , insaturado Carboxlicos 2.13. Reduccin de steres 2.13.1. Reduccin Cataltica de steres 2.13.2. Reduccin Qumica de steres 2.13.3. Reduccin de steres a teres 2.13.4. Reduccin de Cetosteres 2.14. Reduccin de Haluros de cido Carboxlico 2.14.1. Hidrogenacin con Catalizador de Lindlar 2.14.2. Tris(Trimetilsilil) Silano 2.14.3. La Reduccin de Rosenmund 2.15. Reduccin de Amidas 2.15.1. Reduccin de Amidas Primarias 2.15.2. Reduccin de Amidas Secundarias 2.15.3. Reduccin de Amidas Terciarias 2.16. Reduccin de Compuestos Nitrogenados 2.16.1. Reduccin de Compuestos Nitroaromticos a Compuestos Nitroso 2.16.2. Reduccin del Grupo nitro y Nitroso a Azo y Azoxicompuestos 2.16.3. Reduccin de Nitroaromticos y Nitroso Compuestos a Hidroxilaminas 2.16.4. Reduccin de Nitrocompuestos a Anilinas 2.17. Aminacin Reductiva 2.17.1. Hidrogenacin Catalizada por Sales de Iridio 2.17.2. Hidrogenacin con cido Frmico 2.17.3. Hidrogenacin Catalizada por Complejos de Rodio-Ditiolato 2.17.4. Hidrogenacin Catalizada por Complejos de Ir (III) 2.17.5. Reduccin con Boroacetato de Sodio HB(AcO)3Na 2.17.6. Aminacin Reductiva de Cetonas Catalizada por Ti(IV) 2.17.7. Aminacin Reductiva de Aldehdos Catalizada por Nanopartculas de Ni 2.17.8. Hidroaminacin de Alquinos 2.17.9. Formacin de Aminas a Partir de Alcoholes 2.18. Reduccin de Diazocompuestos 2.19. Reduccin de Azidas 2.19.1. Hidrogenacin Cataltica de Azidas 2.19.2. Reaccin de Staudinger 2.19.3. Reduccin con Hidruros Metlicos 2.20. Reduccin de Nitrilos 2.21. Otras Reducciones ndice de Acrnimos y Abreviaciones Bibliografa.

117 118 119 119 119 121 122 123 123 123 123 123 123 124 125 126 126 126 127 129 132 132 133 133 133 134 136 136 137 137 139 139 139 139 140 140 143 156 159

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

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El valor, es el comienzo de la accin, pero la casualidad es la duea del final ". Demcrito.

En general los conceptos precisos que se tienen de oxidacin y reduccin en la qumica inorgnica, son igualmente vlidos en qumica orgnica, no obstante, los mismos no pueden trasladarse mecnicamente al campo de la qumica orgnica, debido a la naturaleza covalente y/o polar de los enlaces predominantes en esta ltima. Sin embargo, se han desarrollado conceptos alternativos y/o complementarios adecuados a la qumica orgnica sobre la oxidacin y la reduccin, los cuales pueden resumirse en los siguientes trminos: Las reacciones que originan nuevos enlaces, generalmente con el hidrgeno o los metales, deben de entenderse y tomarse como reducciones. La abstraccin de hidrgeno de una molcula, para formar enlaces mltiples para producir nuevos enlaces entre el carbono y elementos ms electronegativos que ste, tales como halgenos, oxgeno, nitrgeno y azufre, se toman como oxidaciones

Por otro lado, todas las reacciones de oxidacin y reduccin, debe sobreentenderse que se hallan comprendidas dentro de los grupos de reaccin grandes, tales como: Adicin, Sustitucin, Eliminacin, etc.

1. Reacciones de OxidacinEn general se puede afirmar que todos los agentes oxidantes aplicados en la qumica inorgnica, son tambin tiles en qumica orgnica, bajo condiciones adecuadas de control, para evitar la destruccin de la molcula. Los sistemas de oxidacin ms comunes, comprenden las siguientes alternativas: Pirlisis cataltica Reactivos basado en un metal: Reactivos de cromo, manganeso, estao, Hierro, Rutenio y otros metales. Reactivos basados en no metales: Dimetil sulfxido (DMSO) activado, perxidos y percidos, oxgeno/ozono y otros. Epoxidaciones

1.1. Formacin de enlaces mltiples C-C. Las reacciones de deshidrogenacin se llevan a cabo haciendo pasar vapor del sustrato, que normalmente son alcanos, cicloalcanos, alquenos y ciclooalquenos, sobre el lecho caliente de un catalizador slido especficamente preparado.Cr 2O 3 - Al 2O 3 500 C

Cr 2O3 - Al 2O3 calor

Los alcanos que contienen cadenas de seis o ms tomos de carbono, sufren deshidrociclacin, que los convierte en aromticos. Un ejemplo es la produccin comercial del tolueno.Cr 2O3 - Al 2O3 450C

Los compuestos alicclicos que contienen ciclos de seis eslabones, se aromatizan, cuando se calientan en presencia de catalizadores de hidrogenacin, como el Pt, Pd o con sustancias fcilmente reducibles, como Se, S, Cloranil (Tetracolorobenzoquinona) y DDQ (Dicloro- DicianoQuinona).-

Pd, C vegetal 200 C Tetraln Naftaleno

+

2 H2

S 230 C 1,3 dimetildecalin

+

5 H2S

Con frecuencia, la denominada aromatizacin, es la ltima etapa en la obtencin de sistemas aromticos complejos, a partir de materias primas alifticas o alicclicas. Otra aplicacin interesante de la deshidrociclacin se encuentra en la sntesis de los hidrocarburos polinucleares.

catalizador xido 625 C

o - terfenil

Trifenileno

En algunas estructuras no es necesario el uso de catalizadores. As una diarilcetona que contenga un grupo metilo o metileno en posicin orto respecto al carbonilo, cuando es calentada a temperaturas altas se cicla, esta formacin de compuestos polinucleados se conoce como reaccin de Elbs.O calor - H 2O

O calor - H 2O

O calor - H 2O (2 metilfenil)(naftalen - 1 - il)metanona-

1,2 - benzantraceno

1.2. Formacin de enlaces C OLos compuestos orgnicos que contienen enlaces C O, forman una serie continua con respecto al nivel de oxidacin, como puede verse a continuacin:- CH 3 - CH 2OH -CHO - COOH O=C=O

1.2.1. Oxidacin de Hidrocarburos Una oxidacin completa de un compuesto orgnico, que slo contiene C e H, es sinnimo de la combustin de dicho compuesto, y esto produce en todos los casos CO2 y H2O. La oxidacin de los hidrocarburos en aire a bajas temperaturas, son difciles de controlar, debido a que las mismas son reacciones de radicales libres, estas oxidaciones son selectivas en las posiciones adyacentes a los dobles enlaces. Algunos ejemplos tiles son los siguientes:O2 cat.: CuCl 2 CHO

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis OrgnicaO2, catalizador OOH no aislable

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+O OH

Por otro lado, la facilidad de oxidacin de los anillos aromticos vara considerablemente, en el caso de los arenos que contienen grupos alqulicos, los mismos son fciles de ser oxidados a cidos carboxlicos y si los grupos alquilo son ramificados, unidos al anillo bencnico, como el caso del cumeno, la oxidacin con el oxgeno del aire forma fenoles y como subproducto acetona (Es muy frecuente el error de proponer como producto de oxidacin del cumeno al cido benzoico, lo cual es totalmente incorrecto). En el caso del t-butilbenceno, sencillamente no ocurre la oxidacin del alquilo.O-O-H O2 cido OH O

+COOH Cl CrO 3 o - clorotolueno c. o - clorobenzoico Cl

KMnO4 lcali

COOH

O KMnO4 lcali HOOC mesitileno

OHCOOH KMnO4

COOH

lcali COOH

cido trimsico

La facilidad de oxidacin de los anillos aromticos vara considerablemente, as, en condiciones drsticas el benceno se oxida a anhdrido maleico, mientras que uno de los anillos del naftaleno lo hace mucho ms rpidamente y el antraceno se oxida con mucha facilidad a 9,10 antraquinona.O O 2 , V2 O 5 O 450 C

O

+

2 CO 2

KMnO4 O base O Anh. FtlicoO CrO 3 CH 3COOH O 9,10 - Antraquinona

O Anh. maleico

Las cadenas laterales alqulicas en el benceno, pueden ser oxidadas por algunos reactivos especficos sin causar gran degradacin del esqueleto carbonado.

CHO H3 O+

+p - xileno

2 CrO 2Cl 2

.(CrO 2Cl 2)

+p - tolualdehido

Cr(III)

Un ejemplo de este tipo de reacciones lo constituye la reaccin de Etard, en la que un grupo metilo se oxida a aldehdo con cloruro de cromilo. El mtodo ms conveniente para la introduccin de un grupo hidroxilo alcohlico en posicin alfa en un ncleo aromtico es el que utiliza la bromacin de la cadena lateral seguido de hidrlisis bsica.O NBr , CCl 4 O perxido de benzoilo 1-metilnaftaleno 1-hidroximetilnaftaleno CH 2OH K2CO 3, H2O

CH 2Br

La Nbromosuccinimida (NBS), puede generar desplazamientos de los dobles enlaces, generando preferentemente estructuras allicasO NBr O , CCl 4

Br

Br

1,6 -dibromo-2,4-hexadieno

1.2.2.

Oxidacin del enlace olefnico

Las reacciones de oxidacin de dobles enlaces presentan importancia en sntesis y en reacciones de degradacin. Las siguientes son las reacciones de mayor significacin: 1.2.2.1. Hidroxilacin. La hidroxilacin olefnica, para formar un alcohol, presenta las siguientes alternativas: Adicin de H2SO4 e hidrlisis. Este mtodo es uno de ms clsicos, el cido sulfrico, no debe ser concentrado y tampoco muy diludo.H2SO4 45% fro OSO3H H2 O calor OH

+

H2SO4

OximercuracinDesmercuracin. Los alquenos reaccionan con acetato mercrico en una mezcla de tetrahidrofurano (THF) y agua, para producir compuestos hidroxialquilmercricos. Estos compuestos pueden reducirse a alcoholes tratndolos con borohidruro de sodio (NaBH4).

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis OrgnicaHg(OOCCH 3) 2 H2O/THF oximercuracin OH NaBH4/NaOH, desmercuracin HgOOCCH 3

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+

CH 3COOH

+OH

Hg

+

CH 3COOH

La oximercuracin - desmercuracin es altamente regioespecfica. La orientacin neta de la adicin del OH del agua, se realiza de acuerdo con la regla de Markovnikov.Hg(AcO) 2 H2O/THF HO HgAcO NaBH4 NaOH OH

En esta reaccin rara vez se producen rearreglos del esqueleto carbonado. Ejem.

1) Hg(AcO) 2 /THF - H 2O 2) NaBH4/NaOH OH

Cuando la reaccin de mercuracindesmercuracin se lleva a cabo en disolvente nucleoflicos distintos al THF H2O, se produce una solvlisis. Si el solvente es alcohol, se formarn teres.EtO EtO

Hg(AcO) 2

EtOH

NaBH4 NaOH

HgAcO

HgAcO

Si los alcoholes que se utilizan como sustratos son terciarios, el acetato de mercurio se sustituye por el trifluoroacetato mercrico, Hg(OOCCF3)2. Hidroboracin Oxidacin. La adicin de las especies OH- e H+ provenientes del agua, a un doble enlace, tambin se lleva a cabo en el laboratorio, mediante el uso de hidruro de boro (BH3)2, llamado comnmente como DIBORANO.1/2 (BH3) 2 B 3 H2O2, NaOH 3 OH

+ H BO3

3

Las reacciones de Hidroboracin son regioespecficas y el resultado neto de la Hidroboracin-oxidacin es una aparente adicin anti-Markovnikov del agua al doble enlace, formando los alcoholes menos sustitutdos. Hidroboracin de Cicloolefinas. La hidroboracin de cicloolefinas con altos rendimientos, se consigue utilizando el boro hidruro de cinc, Zn(BH4)2, para formar diversos productos, dependiendo del reactivo que se haga uso, en la segunda etapa del proceso. Aldrichimica Acta Vol. 31, N 1 1998.O Zn(BH 4) 2 reflujo 1 h BH 2 1) MeOH 2) CHCl 3, MeONa (8O%)

Las aplicaciones sintticas de esta reaccin resultan ser muy tiles, como puede verse en los siguientes ejemplos:Zn(BH 4) 2 THF, ref, 5h BH Zn(BH 4) 2 THF, ref, 5h B

Zn(BH 4)2 (90%) THF, ref, 5h BHCH2 Zn(BH 4) 2 H BH 2 OH H2 O 2 NaOH

+H B

BH3

H

Reaccin de Prevost: Ag(PhCO2)2I2. Esta reaccin permite acetilar uno de loa tomos de arbono que forma el doble enlace e hidroxilar el otro tomo de carbono, con una esterepqumica cis. Se utiliza I2 como catalizadorAg(PhCOO) 2, I2 AcOH AcO OAc

Ag(PhCOO)2, I2 AcOH, H2O

AcO

OH

Hidroxilacin con AlH3/TiCl4/O2. El hidruro de aluminio se utiliza junto al tetracloruro de titanio y oxgeno molecular, para hidroxilar las olefinas, en una reaccin similar a la hidroboracin.1) AlH3, TiCl4 2) O 2 OH 90%

1.2.2.2.

Dihidroxilacin. La dihidroxilacin de los enlaces olefnicos, puede generar ismeros cis y transdihidroxilados. Cis-dihidroxilacin. Los mtodos para obtener los ismeros cis, son los siguientes: o Permanganato de potasio neutro: KMnO4/H2OKMnO4 H2 O HO OH producto cis

o o

Tetrxido de Osmio: OsO4 El mecanismo de esta reaccin propuesto, muestra la formacin de un intermedio inestable que se transforma en el cis diol respectivo:O OsO 4 NMO O Os O Cis OH O OH

Uso de xido de amina terciaria como catalizador (NMO: N-Metilmorfolina-N-xido) TL 1976, 1973.

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

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O O

OsO 4, NMO OH

O O HO

OH TL 1983, 24, 2943, 3947 OH

Estereoselectividad de la reaccin:

OsO 4 R2 R3 R4 H OsO 4, NMO HO R2 RO H OH R3 R4

RO

La cis-hidroxilacin con OsO4, es favorecida o se produce preferentemente en los enlaces C = C, ms ricos en electronesOsO 4 X HO X= OH OMe OAC NHSO 2R OH 80 : 20 98 : 2 99 : 1 60 : 40 X

+HO OH

X

Grupos que dirigen la dihidroxilacin. La presencia de ciertos grupos, como los OH, CONHR, sulfxidos, nitros y sulfoximinas, en cierto modo direccionan la posicin espacial de los grupos OH, que se adicionan al enlace olefnico. En general estos grupos, hacen que los -OH que se adicionan, lo hagan en el mismo plano que ellos se encuentran, originando de este modo un estereoismero predecible. Chem. Rev. 1993, 93, 1307. o Efecto de los hidroxiloHO O HO HO OsO 4 piridina HO 3:1 O HO HO O HO

+HO OH HO OH

HO OsO 4, Et2O

OH OH

+

(86 : 14)

En cambio si el grupo OH, es sustitudo por TMSO, Los OH, que se adicionan al doble enlace lo hacen exclusivamente en otro plano.HO O TMSO OsO 4 piridina TMSO HO O

o

Efecto de las amidasO OAc AcO MeS NH OsO 4 AcO MeSO S O OsO 4 S OH (2 : 1)

HO

OH

O OAc

NH

o

Efecto de los grupos sulfxido.OMe OMe OH

o

Efecto de los grupos nitroN N N O 2N N N NHR 1) OsO 4 N+

NHR N N

2) acetona, H

O 2N O O

o

Efecto de las sulfoximinas. Las sulfoximinas, se sobreponen a un grupo OH existnte en la estructura y dirigen a los OH que se adicionan a un plano distinto al que se encuentran.O OH O Ph S MeN OH OsO4 , R3 NO Ph O S MeN OH OH OH Niquel Raney OH OH OH OH calor

Trans - Dihidroxilacin o Peroxidacin e hidrlisis. La transdihidroxilacin ocurre en dos etapas, primero la olefina se oxida con un percido, para formar un epxido que luego es abierto por una simple hidrlisis cida(Ar)RCOOH

+o

(Ar)RCOOOH

+O

H3 O

+

OH HO

Peroxidacin y acidificacin con HCOOH. Ls olefina puede sser epoxidada con perxido de hidrogno, que al ser tratada con cido frmico, genera un compuesto trans dihidroxilado.H2 O 2 HCOOH O H+

OH

H2 O

OH

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

1.2.2.3.

Oxidacin de Wacker. El proceso industrial de obtencin al acetaldehdo a partir de la oxidacin de etileno, empleando cloruro de paladio y cobre como catalizadores y oxgeno molecular como oxidante, es conocido como la oxidacin de Wacker. La reaccin ha sido ampliamente desarrollada para la oxidacin de alquenos terminales para formar metilcetonas. J. Smidt et al., Angew. Chem.. Int. Ed.. 1, 176 (1959).PdCl2 CuCl 2, O 2 O H

PdCl2 R CuCl 2, O2 R

O

Esta reaccin se ha aplicado a los hidroxi,- insaturado steres y otros sustratos como los alquinos. Cuando la reaccin se realiza a escala de laboratorio, la reaccin es conocida como la oxidacin de Wacker-Tsuji:PdCl2, CuCl, O2 n - C 6H17 DMF, H2O n - C 6H17 O

Una oxidacin del tipo Wacker, ocurre cuando se oxida un alquino interno, para producir 1,2 dicetonas, usando oxgeno molecular. W. REn, Y. Xia, S. J, Ji, Y. Zhang, X. Wan, J. Zhao. Org. Lett., 2009, 11, 1841 1844.1

R

R

5 mol% PdBr2 0.1 eq. CuBr2, O2, (1 atm) Dioxano/H2O (5:1) 60C, 24 h

O R R O1

Esta reaccin tambin permite una oxifuncionalizacin eficiente y conveniente de olefinas terminales como lo reportan. T. Mitsudome, T. Umetani, N. NOsaka, K. MOri, T. MIzugaki, K. Ebitani, K. Kaneda. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 481 -485.1

R

R

+adicionar

Br

1) 3 mol% PdBr2 (PhCN) 2 DME, 0C ----- r.t. 6h 2) 1 eq. CuCl, H2O O 2 (1 atm), r.t., 24 h

R O

1

R Br

cada 30 min

1.2.2.4.

Hidroformilacin (Reaccin oxo) Las olefinas terminales, pueden ser oxidadas, con una mezcla de gases de CO/H2, sales de de Co(II) como catalizador y la apliacin de presin a una temperatura un poco mayor a los 110C.R

+

CO

+O

H2

HCo(CO) 4 2000 psi, 110 - 150C R

CHO

+

ismeros

1.2.2.5.

Escisin de enlaces olefnicos OzonlisisO 3, CH 2Cl 2 - 78C O O H2 O 2 RCOOH O O O Ph3P: NaBH4 OH O

+

O

Oxidacin destructivaKMnO4/OH-

O

+

O

Ruptura oxidativa de olefinas para producir cetonas y/o aldehdosOH OH OsO 4 O O AcO NMO O AcO NaIO4 O OH O O AcO O O O H2 O O O JACS 1984, 105, 6755 O

Escisin de dioles (ruptura del glicol) Dos reactivos, cido metaperidico (o cido peridico) y el tetraacetato de plomo rompen los 1,2 dioles suavemente para formar compuestos de carbonilo.El mecanismo de estas reacciones, no estn del todo esclarecidos y continan en discusin. Mientras unos proponen la formacin de steres cclicos como compuestos intermedios; otros proponen mecanismos heterolticos no cclicos. Por otro lado estos reactivos se complementan, ya que el tetraacetato de plomo es soluble en disolventes orgnicos y el cido peridico (o metaperidico) lo es en agua. i. Escisin de 1,2-dioles con HIO4

HO HO

HIO 4 O

O I O O OH O

+

O

ii. Escisin de 1,2-dioles con Pb(CH3COO)4Pb(O 2CCH 3) 4 HO OH H3CCOO O Pb O OOCCH 3 O

+O

1.2.2.6.

Epoxidacin. Los epxidos son reactivos intermedios importantes en la sntesis orgnica, puesto que los mismos pueden ser abiertos con diversos nuclefilos, tanto en medio cido por el lado del carbono con mayor impedimento estrico y en medio bsico, por el carbono que presenta menor impedimento estrico. Originndose de este modo una gama amplia de sustratos.

Epoxidacin de alquenos. Una reaccin comn de formacin de epxidos, comprende la reaccin de un alqueno con cloro acuoso, seguido por el tratamiento con una base, otro procedimiento, consiste en poner en equilibrio un alqueno con el oxgeno del aire, catalizado por plata metlica.Cl 2 H2O alqueno Cl OH clorhidrina OH-

O epxido

Sin embargo en la mayora de las sntesis de laboratorio se utilizan peroxicidos, como el cido peroxibenzoico y el cido m-cloroperoxibenzoico (MCPBA o m-CPBA).

W. Rivera M.

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2011

O R O O H O O H Cl O O H

peroxicido

O c. peroxibenzoico

O c. m - cloroperoxibenzoico

La adicin del oxgeno del percido, tiene una geometra anti, por lo cual al hidrolizarse un epxido se forman dioles anti. Epoxidacin electroflica con Dimetildioxirano (DMDO). El DMDO es un oxidante fuertemente electrfilo. La oxidacin ocurre en condiciones suaves con sustratos olefnicos ricos en electrones (nuclefilos). Se utiliza normalmente la acetona.como disolvente.Ph

+

O

O

estereoespecf ica epoxidacin O

Ph

+cis> 95%

acetona

cis

DMDO

Preparacin del DMDO:

O

"oxone" H2O, NaHCO 3

O

O

DMDO

Epoxidacin nucleoflica. Este tipo de epoxidacin requiere de sustratos olefnicos conjugados con grupos atractores de electrones, que logran generar que el carbono beta () al grupo atractor tenga una carga parcialmente positiva (electrfilo), que orienta la formacin del epxido.O COOH 30% H2O2 C5H11 R3SiO O MeOH, NaOH - 40 R3SiO C5H11 O COOH

Epoxidacin de alcoholes allicos. La epoxidacin de Sharpless, presenta alta regioselectividad en los alcoholes allicos y homoallicos y no epoxida los dobles enlaces aislados y la epoxidacin ocurre estreo selectivamente respecto a la cantidad de alcohol. El catalizador en la reaccin puede ser cualquiera de los siguientes compuestos: VO(acac)2; Mo(CO)6; Ti(OiPr)4 y el oxidante puede ser una de los peroxicidos siguientes: tBuOOH; PhC(CH3)2OOH. (Comprehensive Organic Synthesis 1991, vol 7, 389 - 438). Tambin se puede revisar estas epoxidaciones en: Chem. Rev. 1989, 89, 431. Aldrichimica Acta 1979, 12, 63.VO(acac) 2 OH tBuOOH O OH

Un estudio comparativo de la accin de los catalizadores (Synthesis 1986, 89 Org. React. 1996, 48, 1-299), puede verse en el siguiente cuadro:

OH

OH

(CH 2)n ring size 5 6 7 8 9 VO(acac)2 > 99 %> 99 % > 99 > 99 97 91

O (CH 2)n MoO 2(acac)2 ----98 95 42 3 mCPBA 84 95 61 9, reflujo

NH2

2.4.3.4. Otras variantes de catlisis del niquel metlico. La exposicin de cloruros de arilo (funcionalizados) a cantidades catalticas de nquel sobre carbn en presencia de cantidades estequiomtricas de Me2NH BH3/K2CO3 y reflujadas en acetonitrilo, conduce a la formacin de los arenos deshalogenados con excelentes rendimientos. (B. H. Lipshutz, T. Tomioka, K. Sato, Synlett, 2001, 970-973).5 mol %, Ni/C, 0.2 eq. PPh 3 Ar Cl 1.1. eq. Me NH. BH3, 1.1. eq. K2CO 3 2 CH3CN, reflux. 5 - 10 h Ar H

El catalizador heterogneo de nquel en grafito es sumamente econmico para la reduccin quimioselectiva de tosilatos y mesilatos de arilo al correspondiente areno. El catalizador puede ser usado bajo 5 mol %, Ni/C(grafito), 0.27 eq. PPh condiciones convencionales de 3 1.1. eq. Me NH. BH 3, 1.1. eq. K2CO 3 calefaccin y la radiacin de 2 Ar H Ar OTs microondas siendo reciclable, sin DMF, 120C, reflux. 6 - 14 h prdida de actividad. (B. H. Lipshutz, B. A. Frieman, T. Butler, V. Kogan, Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 800803) 2.4.3.5. Reduccin con hidruros de cobre (CuH). Otro metal utilizado con mucha frecuencia es el Cu. El sistema reductor se prepara con CuI y LiAlH(OMe)3, que origina in situ, a temperatura ambiente el hidruro cuproso (CuH) necesario para la reduccin de los haluros. Otras variantes de estos sistemas reductores que tambin proporcionan CuH, son las siguientes: LiCuH(n-C4H9), (KCuH2)n, LinCuH(n+1), utilizando como solvente THF. El sustrato

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

en estos procesos de reduccin mantiene su estructura sin ninguna variacin, lo que no ocurre por ejemplo en la reduccin de alcoholes o sus steres tosilatos.-

H Br

LiAlD(OMe)3 - CuI

H D

LiAlD(OMe)3 CuI

OTs H

Br H

LiAlD(OMe)3 - CuI

D H

LiAlD(OMe)3 CuI

-

H OTs

2.4.3.6. HI catalizada por P4 (rojo). Acta sobre haluros de alquilo 1 y 2.I 2 HI P4

+

HI

+

I2

2.4.4. Reduccin con cianoborohidruro de sodio (NaBH3CN). Los haluros de alquilo 1 y 2, pueden ser reducidos al alcano correspondiente con NaBH3CN, disuelto en Hexametilfosforico triamida (HMPA), este mismo sistema puede tambin reducir a los tosilatos, steres de los alcoholes a los correspondientes alcanos.NaBH 3CN I HMPA, 70C

Br

NaBH 3CN HMPA, 70

NaBH 3CN Cl HMPA, 70

La selectividad superior de esta reaccin de desplazamiento reductor se demuestra por la inercia de casi todos los otros grupos funcionales como ster, amida, nitro, cloro, ciano, alqueno y aldehdos al reactivo utilizado. Esta selectividad se vuelve an ms pronunciada cuando se utiliza cianoborohidruro de tetrabutilamonio.Br O O NaBH 3CN HMPA, 70 OH O H NaBH3CN

O

Br NaBH3CN HMPA, 70

Br O 2N

NaBH3CN HMPA, 70 O 2N

H

O

H

Cl

HMPA, 70

NaBH3CN Br CN HMPA, 70 CN

Si adems se utiliza, sales de rutenio como catalizador, se puede deshalogenar compuestos orgnicos, alqulicos o arlicos, que contengan: cloro, bromo, -NO2, policloro o polifluorobencenos:

X

NaBH3CN HMPA, RuCl3 R

X: halgeno

R

2.4.5. Reduccin con Silanos. De hecho, una variedad de derivados del silano han demostrado ser eficaces reductores, no slo como donantes de hidruro, sino tambin como agentes de transferencia de tomo de hidrgeno en reacciones de radicales. Algunos de los silanos que se han empleado para reducir varios grupos funcionales son: trietilsilano, fenilsilano, difenilsilano, difenilclorosilano, triclorosilano, tetrafenildisilano (TPDS) y tris (trimetilsilil) silano (Me3Si)3SiH (TTMS). No 1 Nombre Perxido de DibenzoiloH SiMe3 Si SiMe3 TTMS SiMe3 Ph Ph H Si Si H Ph Ph TPDS

Frmula PhC(O)OOC(O)Ph

t1/2 1 h a 95 C 7 h a 70 C

2 3 4

tert-Butilperbenzoato ditert-Butilperxido Trialquilborano + O2 del aire

PhC(O)OOBu-tt-

1 h a 125 C 1 h a 147 C

BuOOBu-t

R3B + O2 ___ R2BOO* + R*

Tabla N 5. Perxidos iniciadores de radicales

El proceso requiere de un iniciador de radicales y un catalizador. Los iniciadores de radicales tradicionalmente utilizados, se los consigue a travs de la termlisis de varios perxidos, como puede verse en la tabla 6. Se han desarrollado varios iniciadores de radicales modernos, para mejorar los rendimientos de las sntesis, de los cuales se mencionan a un grupo importante de compuestos: No 1 Acrnimo AIBN Nombre 2,2-azobisisobutironitrilo t1/2 1 h a 81 C 10 h a 65 C En tolueno 2 AMVN 2,2azobis(4metoxi)3,4-dimetil valeronitrilo 1 h a 56 C 10 h a 33 C En tolueno 3 APPH 2,2-azobis-(2-metilpropionamidina)dihidro clorhdricoTabla No 6. Inciadores de radicales modernos

10 h a 56 C en agua

W. Rivera M.CN N N

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis OrgnicaCN

2011

CN MeONH H2N N N NH . 2 HCl NH2

CN N OMe

N

AIBN

AMVN

APPH

2.4.5.1. Trietilsilano (Et3SiH). Halogenuros de alquilo primario, secundario y terciario RX (X = Cl, Br o I) saturados, se reducen a las correspondientes alcanos RH con rendimientos esencialmente cuantitativos con trietilsilano, reflujando con hexano o ciclohexano en presencia de un iniciador de radicales y un catalizador adecuado como un alcanotiol (RSH).Et 3SiH, n - hexano Br (AIBN), EtSH

+

La reduccin del 6-bromohexeno forma una mezcla de ismeros, el 1-hexeno y el metilciplentano.O OEt Br Et 3SiH, n - hexano (AIBN), EtSH H O OEt

En cambio, la deshalogenacin del 4-bromobutanoato de etilo, transcurre con la sustitucin del bromo por H, sin que el grupo ster (COOEt) sea afectado y se forme el butanoato de etilo. Si la deshalogenacin de haluros de alquilo o arilo con trietilsilano, se lleva a cabo con la catlisis de PdCl2 en condiciones leves, la reduccin es ms eficaz y la presencia de otros grupos funcionales como teres o steres no interfieren en el resultado de la reaccin.R X X : Cl, Br I Et 3SiH PdCl 2 R H

Los trieetilsilanos, tambin son catalizados por cidos de Lewis, para mejorar los rendimientos de la reduccin:Cl Et 3SiH AlCl 3Et 3SiH/AlCl R X X = Cl, Br, I F 0 - 40 C3

(87%)

R H

Br

Et3SiH AlCl3

Por otro lado, Jian Yang y Maurice Brookhart, de la Universidad de Carolina del Norte, han descubierto y desarrollado un procedimiento muy eficiente y amigable del medio ambiente para la reduccin de los diferentes halogenuros de alquilo, utilizando Et3SiH acompaado de catalizadores catinicos de Iridio. As por ejemplo el diclorometano es reducido rpidamente a metano. Adems, este procedimiento, prcticamente no requiere de solventes y la carga del catalizador no sobrepasa en peso el 0.03%

2.4.5.2. Tris-(trimetilsilil)silano. (Me3Si)3SiH(TTMS). Este silano es un buen agente de transferencia de hidrgeno en las reacciones de radicales, debido a la baja energa de disociacin (79,0 Kcal/mol) del enlace (TMS)3SiH.R X (Me 3Si) 3SiH hv (PhCOO)2

R H

X : Cl, Br I

Algunos ejemplos de reacciones de sustitucin de radicales en las que participa este silano, se muestran a continuacin:O NH OR O Br ORI H

O NH (TMS) 3SiH O CN AIBN, 80C OR O N O CN ORH

N

N O N O O COOEt (TMS)3SiH AMVN, 50C O N O

N COOEt O

Los ejemplos, muestran que el sistema reductivo (TMS)3SiH/iniciador de radicales, no afecta a otros grupos susceptibles de reduccin como los enlaces olefnicos, grupos aromticos, amidas, nitrilos y steres.R R Br O O N O (TMS)3SiH AIBN, 70C O R R O N O

2.4.5.3.Polimetilhidrosilano (PMHS)/Pd. En contraste con la mayora de los reactivos silano descritos anteriormente, el polimetilhidrosilano (PMHS) es un reactivo relativamente barato y no txico; estable al aire y la humedad ambiente, que ha demostrado ser un eficaz agente reductor hidruro para muchos grupos funcionales comunes. El PMHS tiene la siguiente estructura:CH3 (H3C) 3SiO S H O n Si(CH 3)3R X PMHS/Pd R

X: Halgeno

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

2.4.5.4. Reduccin de haluros con hidrosilanos catalizada por sales de Indio. Los hidrosilanos acompaados por la accin cataltica del acetato de indio, producen la deshalogenacin de los haluros de alquilo, esta reaccin de reduccin procede por radicales, la misma ha sido comunicada por: K. Miura, M. Tomita, Y. Yamada, A. Hosomi, J. Org. Chem., 2007, 72, 787-792.0.2 eq In(AcO)3 R X 0.2 eq. Et3B ( 1 M en Hexano) aire (10 ml/mmol R X)/N2-

+

PhSiH3

R

H

X : I, Br

R : Alquil

2.4.6.

Reduccin con hidruro de diisobutilaluminio (DIBAL).

Los bromuros de alquilo secundarios se reducen con hidruro de diisobutilaluminio y cloruro de etilmagnesio, en presencia de catalizadores de Pd metlico con difosfina (H2PPH2). Extraamente, complejos de paladio y fosfina generados por otros medios no son viables como catalizadores para la reaccin en ausencia de DIBAL y cloruro de etilmagnesio. 2.4.7. Agentes reductores derivados de Indio 2.4.7.1. Acetato de indio: In(AcO)3 . En cambio el acetato de indio, se utiliza como catalizador en la reduccin de bromo y iodoalcanos con PhSiH3 en THF a 70 C con rendimientos altos en la formacin de alcanos en presencia de Et3B y aire. Asimismo se ha probado la accin de la 2,6-lutidina como aditivo, permitiendo una reduccin eficaz de iodoalcanos simples y funcionalizados en EtOH. Finalmente tambin se prob que el GaCl3 result ser un catalizador eficaz para la reduccin de haloalcanos con poli (metilhidrosiloxano). SustratoPh XBr DIBAL, EtMgBr Pd/ H2PPH2

XBr I Br

%91 90 86 90 36Ph O

Sustrato

XBr

%82 93 93 81

OX 11

X

I Br I

X

I Cl

Tabla No. 7 Reduccin de haluros con PhSiH3 cat. por In(AcO)3.

2.4.7.2. Hidruro de dicloro indio (Cl2InH). El Hidruro de Dicloro indio (Cl2InH) generado in situ a partir de la combinacin de una cantidad cataltica de indio (III), cloruro y borohidruro de sodio en acetonitrilo, reduce a los vic-dibromuros activados, al correspondiente (E)alquenos, con excelentes rendimientos. Este reactivo, es muy conveniente para la reduccin estereoselectiva de vicDibromuros a (E)-alquenos (B. C. Ranu, A. Das, A. Hajira, Synthesis, 2003, 10121014.)Br R R1 Br 1.5 eq. NaBH4 0.2 eq. InCl3 MeCN, -10C 2.75 - 5 h R R1

ProductoPh Ph

Sustrato

t (h)

%

ProductoO COOMe

Sustrato

t(h)

%

meso d

2.75 3.0 3.0

85 80 85

eritro

3.5

74

MeO

COOEt

eritro

CN

eritro

3.25

80

EtOOC

COOEt

meso d

2.75 3.0

78 80

MeO

OMe

eritro

5.0

85

Tabla No.8. Productos de reduccin de vicdihaluros con NaBH4 cat. por InCl3

2.4.8. Reduccin con resina de intercambio de borohidruro (BER). La resina de intercambio de borohidruro (BER) combinada con sales de nquel, como por ejemplo acetato de nquel BERNi(AcO)2 es un excelente agente quimioselectivo para la reduccin de halogenuros de alquilo y arilo y grupos nitro en presencia de muchos otros grupos funcionales sensibles a otros reductores, tales como epxidos, steres, amidas, y olefinas.BER / Ni(AcO) 2 NH2 Br NO 2 MeOH, reflujo, 1h BER / Ni(AcO) 2 Br MeOH, 0 c, 1hCl COOEt BER / Ni(AcO) 2 MeOH, reflujo, 1h COOEt (98%)

(96%)

NH2 (94%)

BER / Ni(AcO) 2 Br MeOH, 65 C, 1h

Br

BER / Ni(AcO) 2 MeOH, reflujo, 3h

(95%)

2.4.9. Reduccin con Ioduro de Samario (SmI2). Los haluros de alquilo, alquenilo y arilo, pueden sufrir sustitucin de sus tomos de halgeno, por hidrgeno, cuando estos haluros se hacen reaccionar con ioduro de samario (II) en presencia de un alcohol, como solvente y donador de protn y como co-solvente HMPA.X R R1

SmI2 R OH2

R

R

1

X = halgeno, -SO Ar 2

Preparacin:

Sm + ICH 2I

THF

SmI 2 + CH 2=CH 2

Solventes: HMPA, TPPA

W. Rivera M.O X Y

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis OrgnicaSmI2 R OH2

2011

O X H

X = R, OR Y = -OH, -OR, -OOCR, -haluro, -OSiR3

El THF, es uno de los disolventes, que permite que la reduccin transcurra a travs de intermediarios radicales. El HMPA utilizado como co-solvente, normalmente coadyuva a la formacin de mayor producto. Un probable mecanismo de la reaccin puede ser el siguiente:R X SmI2 -SmI 2X R = Aril, Alquenil R SmI2 RSmI 2 R = Alquil solv - H - Solv R X R H

+

SmI2X

Si un sustituto est en la posicin de los halogenuros de alquilo, puede ocurrir la fragmentacin reductora en una mezcla de diastereoismeros alquenos. La eliminacin de la especie intermedia organosamario, conduce a los productos olefnicos.

SmI2X R Y X = haluro, -SO2Ar Y = -OH, -OR, O 2CR, SO 2Ar, -CH 2COR R

Los haluros de alquilo son reducidos por ioduro de Samario. Las condiciones de la reduccin son compatibles con una variedad de grupos funcionales, incluyendo alcoholes, arenos, alquenos y steres. Los haluros de arilo son reducidos al correspondiente compuesto aromtico, libre de halgenos.OAc Br SmI2 THF, HMPA, reflujo, 2H (98%) OAc

2.4.10. Reduccin con ster de Hantzch, por catlisis fotoreductiva. Un mtodo de reduccin conveniente de haluros de alquilo, que no utilice el estao en dicho propsito, lo constituye la fotoreduccin de un haluro de alquilo. La transferencia electrnica se produce por la accin cataltica de la radiacin y Ru(bpy)3Cl2. Como fuente de hidrgeno se utiliza el cido frmico o el ster de Hantzch.X R R1 hv (14 w fluorescente bulb) 2.5 mol%, Ru(bpy)3Cl 2 2 - 10 eq. DIPEA 10 eq HCOOH, o 1.1. eq. Hantzsch ester DMF, r.t. 4 - 24 hEtOOC

R

R1

X Br, Cl

R : Ar, COR"COOEt

El ester de Hantzsch, es una buena fuente de hidruros, en cantidades moderadas, para reacciones quimioselectivas.

N H

Este nuevo mtodo de reduccin de haluros alifticos y de areno, corresponde al trabajo realizado por J. M. R. Narayanam, J. W. Tucker, C. R. J. Stephenson, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 8756-8757.

SustratoBr

Producto

mtodo10 eq. HCOOH

%90

NBoc N Boc H

NBoc N Boc H

10 eq. DIPEA

Eq. H, Ester 2.0 eq. DIPEABr Br COOMe N N Boc H COOMeO

95 92

Br COOMe N N Boc HO N

10 eq. HCOOH 10 eq. DIPEA

COOMe

O O N

O

OTBSO

OTBS

10 eq. HCOOH 10 eq. DIPEA

79

Br PhO Ph O Br ClPh

O Ph O Br

1,1 eq. H. ster 2.0 eq. DIPEA

78

O I Ph O Cl

O I Ph O

1,1 eq. H. ster 2.0 eq. DIPEA

81

Tabla No.9. Reducccin quimioselectiva de haluros de alquilo y areno

2.4.11. Reduccin con HCOONH4, catalizado por PdMCM41. El MCM-41 (Material mvil cristalino), es un silicato (SiO2) amorfo de porosidad excepcional (mesoporoso), que forman canales hexagonales, los cuales pueden variarse de acuerdo a los requerimientos de la reaccin, de 2 a 10 nm. El Pd metlico se extiende sobre el silicato, (PdMCM 41), para formar tamices moleculares mesoporosos y as, mejorar sus propiedades catalticas, proporcionado de este modo un nuevo mtodo eficiente y respetuoso del medio ambiente. El catalizador PdMCM-41 se utiliza para reducir eficientemente halogenuros de arilo, nitroarenos y propiciar la fragmentacin de compuestos azoicos, por el mtodo denominado hidrogenacin cataltica de transferencia (CTH). Este catalizador puede ser utilizado hasta tres veces sin disminuir sus rendimientos y su recuperacin es tambin simple, segn indican P. Selvam, S. K. Mohapatra, S. U. Sonavane and R. V. Jayaram, en su comunicacin del 2003, en una publicacin del Departamento de Qumica del Instituto de Tecnologa de Bombay, Powai, Mumbai de la India.Cl PdMCM - 41 H2N HCOONH 4, MeOH H2N

F

PdMCM - 41 NO 2 HCOONH 4, MeOH NH2COOH PdMCM - 41 Br HCOONH 4, MeOH

OH PdMCM - 41 Br HCOONH 4, MeOH

OH

COOH

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis OrgnicaNH2 FeHMA reflujo XCl

2011NH2

NO 2 PdMCM - 41 HCOONH 4, MeOH XPdMCM - 41 CHO HCOONH 4, MeOH

X : Halgeno

CHO

2.4.12. Reduccin con Hidruro de litio y aluminio (LiAlH4). Es un compuesto inorgnico que fue descubierto por Finholt, Bond y Schlesinger en 1947, se utiliza como agente reductor en sntesis orgnica, especialmente para la reduccin de los steres, cidos carboxlicos y amidas. El slido es peligrosamente reactivo hacia el agua, liberando gas de hidrgeno (H2). El hidruro de litio y aluminio, fue preparado por primera vez, de la reaccin entre el hidruro de litio (LiH) y cloruro de aluminio: 4 LiH + AlCl3 LiAlH4 + 3 LiCl. El Hidruro de Litio y Aluminio tambin puede ser preparado con altos rendimientos por una reaccin de mettesis: NaAlH4 + LiCl 4 LiAlH4 + NaCl Debido a que casi todos los grupos funcionales, son afectados por el LiAlH4, el desplazamiento de los halgenos de las estructuras alqulicas por hidruros, es directa y fcil para el LiAlH4. Por otro lado, los trifluorometil arenos, son reducidos por LiAlH4 al derivado de tolueno correspondiente con excelentes rendimientos, catalizado por cloruro de Niobio (V). SustratoPh CF 3CF 3 Ph5 mol % NbCl5 3 - 10 eq. LiAlH 4 DMF, 85C, 4 - 8 h

Ar CF 3

-

Ar CH3

-

ProductoPh

LiAlH4 (eq.) 4

t(h) 4

(%) 96

Ph

5

4

82

Ph

CF 3 F CF 3

Ph F

3

4

quant

Ph

Cl

Ph

6

4

81

CF 3 Ph CF 3Tabla No. 10. Reduccin de haluros de alquilo o arenos

Ph

3

4

77

R

X

LiAlH4 THF

Br

O OEt Br LiAlH4 THF HO

R

H

O O O N F F LiALH4 , AlCl3 Et2O O O N

Tambin, en las mismas condiciones de reaccin, se produce una reduccin parcial de los bis(trifluorometil) arenos, como lo demuestran K. Fuchibe, Y. Ohshima, K. Mitomi, T. Akiyama, en el Org. Lett., 2007, 9, 1497-1499. Reduccin de haluros de ariloX En cambio, en los haluros de arilo, slo el cloro (Cl), puede ser desplazado por el sistema LiAlH4/THF. Para sustituir los otros halgenos incluido el cloro por hidrgeno, se utiliza el LiAlH4 en medio bsico acuoso. X : Halgeno H LiAlH4 NaOH, H 2O

2.4.13. Reduccin con NaBH4. El borohidruro de sodio, descubierto en la dcada de 1940 por H. Schlesinger, es un compuesto inorgnico que se presenta en forma de polvo blanco. Es un agente reductor moderado muy utilizado a escala de laboratorio, insoluble en ter y soluble en alcohol y dimetoxietano (glyme o glicol de dimetoxietano). El borohidruro de sodio es preparado por dos rutas de importancia industrial. En uno de los mtodos, el hidruro de sodio se trata con trimetil borato a 250 270 C. B (OCH 3) 3 + 4 NaH NaBH 4 + 3 NaOCH3 El NaBH4 puede recristalizarse por disolucin en agua tibia (50 C) seguido de un enfriamiento de la solucin; mayormente se utiliza en el laboratorio para la conversin de cetonas y aldehdos a alcoholes y tambin reducir los cloruros de acilo y steres tiol. A diferencia del LiAlH4 el borohidruro de sodio, no reduce steres, amidas, cidos carboxlicos, haluros de alquilo, nitrilos, nitroderivados, oximas, epxidos, tosilatos y acetilalcoholes. 2.4.13.1. NaBH4/DMSO. Por otra parte, en solventes aprticos, los haluros aromticos se reducen cuantitativamente en presencia de muchos otros grupos funcionales, tales como hidroximetil, fenol, ster, ciano y grupos amino.NaBH4 Cl S OI OH NaBH4 DMSO, 20C OH (95%)

O

Cl

2.4.13.2. Reduccin selectiva con NaBH4-ACVA. Roopa Rai y David Collum B., constataron que el NaBH4 conjuntamente una base de dialquilestao soluble y el 4,4'-azobis (cido 4-

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

cyanovaleric) (ACVA), producan el alejamiento de los bromuros de las estructuras orgnicas, al mismo tiempo que se producan ciclaciones intramoleculares. Por otro lado, los bromuros de arilo se reducen a velocidades menores y no existe la ciclacin en condiciones libres de estao utilizando simplemente NaBH4-ACVA.Br COOH O NaBH4/KOH/H2O (HO)nSn(CH 2CH2COO K )2- +

COOH O

SustratoBr

Producto

% 90 %

COOH Ar

COOH

Ar O

O OEt BrAr Br O OEtO Ar

62%

OEt

68%OEtCOOH O

Br O

COOH

75%

Br

COOH

COOH

90%Cl

Cl Tabla N 11. Reduccin de aril y alquil bromuros por NaBH4 ACVA acuoso

2.4.14. Reduccin selectiva con BER y Ni(AcO)2. Aunque la reduccin de los halogenuros de alquilo es fcil de llevar a cabo por LiAlH4 y LiEt3BH. Nung Min Yoon (1996) encontr que el NaBH4 y NaBH3CN en disolventes polares aprticos tienen ventajas sobre los hidruros fuertes ya que muestran una mayor selectividad hacia otros grupos reducibles en el mismo. Min, report que el sistema reductor formado por el polmero BER junto al Ni2B en metanol es un excelente reductor selectivo, tanto para haluros alifticos y aromticos. As, los bromuros y yoduros primarios se reducen cuantitativamente en 3 horas a temperatura ambiente usando BER (5 eq) y Ni(AcO)2, (0,1 eq). Esto es notable ya que en una tpica SN2 de la reduccin con LiAlH4, se observa que la reduccin es de slo 16% en 24 h.Cl COOEt BER/Ni(AcO) 2 MeOH/ rt / 1h COOEt (99%)

Sin embargo, el bromuro de ciclohexilo y yoduro de ciclohexilo se reducen casi al mismo ritmo, e incluso el bromuro terciario, 3-bromo-3-metilpentano, se reduce cuantitativamente en 3 horas utilizando una mayor cantidad de BER y Ni (AcO)2.

2.4.15. Reduccin radicalaria, con reactivos orgnicos de estao. (Laboratorie de Synthese Organique. UCO2M. UMR, CNRS 6011, UNiversit du Maine, 2009) Los reactivos orgnicos inicos de estao en solucin lquida se preparan con buen rendimiento y los mismos producen una reduccin cataltica ptima R : alquil, aril por un proceso de radicales libres de X : Cl, Br halogenuros de alquiloR X R H I + N-

SnBu 2Cl 6 NaBH 4

cantidad cataltica: 1 - 25 mol % I + N-

SnBu 2Cl 6

En cierto modo, una variedad amplia de halogenuros de alquilo y arilo se podran reducir con rendimientos excelentes y de forma selectiva, para producir los productos deseados con un simple procedimiento de trabajo, como puede verse en el esquema anterior. 2.4.16. Cloruro de Trietilsilano-indio (III) como sistema reductor. El mecanismo que se indica, muestra la gama de posibilidades de reduccin de haluros de alquilo y arilo. N. Hayashi, I. Shibata, A. Baba, Org. Lett., 2004, 6, 4981-4983.0.1 eq. InCl3 I 2 eq. Et3SiH 0.1 eq. Et3B (1M) MeCN, r.t. 2 hPhSiH2(AcO) PhSiH2X transmetalacinBr 0.1 eq. InCl3 2 eq. Et3SiH CH 2Cl 2, r.t. 2 h 83%

67%R HInXn(AcO) 2- n reduccin radicalaria R H X

PhSiH3

HInXn + 1 (AcO) 2 -n

I

2 eq. InCl3 2 eq. Et3SiH

O

0.1 eq Et3B (1M n hexano) MeCN, C, 2 h.

O

2.4.17. Reduccin con Dimetilformamida (DMF)/Pd. (Anna Maria Zawiszaa y Jacques Muzart). Los halogenuros de arilo, pueden ser reducidos con dimetilformamida (DMF) como la fuente de hidruro en soluciones bsicas y catalizadas por Pd metlico o sales de Pd (II). Lamentablemente, pese a los rendimientos altos, la deshalogenacin de los bromuros de arilo, va acompaada por la reaccin secundaria de acoplamiento de la molcula.Br PdCl2, dppf NaHCO 3, DMF, 120C mayor

+2 menor

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica0.6 - 1.5 mol %

2011

Ar X

Pd/C (10 wt %) 6.4 eq. NaHCO3, H2(1atm) MeOH, r.t. 22 - 60 min

Ar H

El bromo y cloro como sustituyentes sirven como grupos de bloqueo excelentes en los anillos aromticos. El halgeno puede ser removido por hidrogenacin cataltica en condiciones neutras.

Como era de esperar, los bromuros se reducen ms rpidamente que los cloruros y la reaccin requiere el uso de menos catalizador. Los bromuros pueden ser selectivamente reducidos en presencia de otros grupos como el nitro, cloro, ciano, cetonas, o cido carboxlico (A. Ramanathan, L.S. Jimenez. Synthesis, 2010, 217 220).

2.5. Reduccin de arenosLa reduccin del anillo bencnico, requiere condiciones extremas de presin para poder adicionar hidruros. Sin embargo se han estudiado alternativas, que proponen la reduccin del anillo bencnico por sistemas mucho ms asequibles para el trabajo en un laboratorio. En los siguientes ejemplos, podr evaluarse las alternativas diversas que se han generado, para adicionar iones hidruro en el anillo bencnico de un areno, buscando no afectar a otros sustituyentes presentes en la molcula.OMe COOH H2, 5% Rh/almina OMe COOH

OH RuO 2, H2 NHMe 8,3 MPa, 90C, 90 min

OH

NHMe

90%

MeOOCHN

NHCOOMe COOH 4 Pd/C, AcOH, 50C, H2 103 MPa

MeOOCHN

NHCOOMe COOH 4

S

S

NO 2 COOEt N HO RuO 2, H2 6.9 KPa, 100C

30% Pd/C, H2 AcOH N H

NO 2 COOEt

Pd, 690 KPa, H2, 15 h O O

(100%)

.Pd/C, 100C, H2 OO RuO2/3 atm, H2 AcOH N H N H O

PtO2/Xileno, H 2O

N H

O

AcOH

N H

O

RhCl 3 en polmero, 340 KPa, H 2 25C, 18 h

OMe Rh(CO(2C 5H4, polmero 4.5 MPa, H2, 100C, 38 h

OMe

OMe Li/NH3, THF ButOH, 1h

OMe

2.6. Reduccin de AlcoholesExisten muchos agentes reductores que permiten reducir los alcoholes, por tal razn se hace imprescindible conocer los alcances de estos reductores y la accin que presentan sobre el resto de grupos funcionales, as como la selectividad de los mismos. 2.6.1. Reduccin indirecta de alcoholes. En general, una forma indirecta de remover los OH de los alcoholes, pasa por una primera etapa de deshidratacin del alcohol, seguido de una hidrogenacin cataltica. Ejem.HO H2SO4 conc. H2/Pd

OH

H2SO4 conc.

H2/Pd

Otro procedimiento es el de transformar el alcohol en el haluro correspondiente, luego el mismo hacer reaccionar con Mg metlico en medio de ter y posteriormente agregar agua para descomponer el Grignard formado:OH PBr3 Br Mg/ter MgBr H2O

Una tercera opcin indirecta, de remocin del OH, de los alcoholes, radica en transformar los mismos en steres del tosilato y posteriormente este grupo es desplazado de la estructura orgnica con un reductor.OH TosCl OTos (reductor)

OTs

NaBH3CN HMPA, 80C

2.6.2. Reduccin directa de alcoholes. Existen varios procedimientos selectivos, para reducir directamente los alcoholes primarios, secundarios y terciarios al alcano correspondiente. 2.6.2.1. Reduccin con Silanos. Los silanos son buenos agentes reductores y son utilizados para retirar el grupo OH de los alcoholes y formar alcanos en presencia de cidos de Lewis fuertes; los cidos de Bronsted generalmente originan reordenamientos del esqueleto carbonado. Los silanos pueden ser donantes del radical H., para lo cual se utilizan en la reaccin, iniciadores de radicales, o por el contrario pueden ser donantes de hidruros y propiciar una sustitucin nucleoflica en el sustrato. Los alcoholes primarios requieren un exceso del silano correspondiente.

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

La gama de compuestos silanos que se utilizan como agentes reductores, se extiende desde los alquilsilanos simples (EtSiH3), pasando sobre diferentes fenilsilanos, como PhSiH3 y silanos halogenados (tales como triclorosilanos), hasta arribar a los tris(trimetilsilil)silanos.

. Sustituciones nucleoflicas:El agente reductor es uno de los silanos generador de hidruros Trietilsilanos: (Et3SiH).OH Ph Et3SiH, B(C6F5)3 Ph CH2Cl 2, reflujo, 20 h 95%

R3SiH, TFAOH

Et3SiH, BF3.OEt2

OH Ph

CH2I2 100% Ph

H

CH 2Cl 2 100%

H

Los alcoholes allicos pueden ser desoxigenados preferentemente en presencia de alcoholes secundarios y terciarios, cuando se utiliza perclorato de litio como catalizador en solucin etrea.OH HO Et3SiH, LiClO4 Et2O. reflujo, 16 h OH

70%

La hidrogenlisis de alcoholes benclicos utilizando Et3SiH y una cantidad cataltica de paladio (II) (Cloruro de paladio), tiene lugar en condiciones suaves, tiempos cortos y altos rendimientos del producto.OH Ph R Et3SiH/EtOH Ph cat. PdCl2 R 70 - 100% Maryam Mirza - Aghayan (2009)

El cido trifluoroactico, es tambin un buen catalizador del Et3SiH, en la reduccin de alcoholes benclicos y allicos.OH R1 Et3SiH CF 3COOH R1

BnO EtO OH

O

OEt Et3SiH/TFA CH2Cl 2, reflujo OBn EtO

BnO

O

OEt (76%) OBn

Clorodifenilsilanos (Ph2SiHCl). Este reactivo en presencia cataltica de InCl3, genera hidruros y muestra una alta quimioselectividad en la reduccin de alcoholes benclicos, alcoholes secundarios y alcoholes terciarios, mientras que no reduce alcoholes primarios y a los grupos funcionales que son fcilmente reducidos por los mtodos normales, tales como steres, bromo, cloro y los grupos nitro. (M. Yasuda y colb. A.J. Org. Chem 2011, 7741 7744).

R OHPh HO

R

1

2 eq. Ph2SiHCl 5 mol % InCl3 CH2Cl 2, reflujo, 5 - 6 hOH

Ph

Ph

R, R ,: Alquil o aril

1

Ph2SiHCl/InCl3 86 C, 5 h

Ph

OH (99%)

Ph HO O

OEt

Ph2SiHCl/InCl3 CH 2Cl 2, reflujo, 3h

Ph O

OEt

NO 2 Ph HO Ph2SiHCl/InCl3 CH 2Cl 2, reflujo, 3h Ph

NO 2

Reduccin con Trimetilsilil yoduro (TIS). Debido a que el Me3SiI (TIS) es relativamente caro y muy sensible a la luz, aire y humedad, usualmente es preparado in situ a partir del trimetilsilil cloruro (TCS) y NaI en acetonitrilo u otros solventes como el CH2Cl2, DMF, benceno o hexano.Me3Si - SiMe3 I2 solvente 2 Me3SiI

Me3SiCl

+ NaI

Me -NaCl

N Me3SiI

+ MeCN

+ NaCl

Las molculas hidroxilbenclicas y el alcohol benclico mismo, son convertidas en yoduro de bencilo y HMDS, si la reaccin ocurre en cantidades equimolares. Sin embargo un exceso del TIS, permite retirar el OH y sustituirlo por H.OH Me3SiCl/NaI I exc. Me3SiCl/NaI MeCN. 10 min, 0 - 25 C 98%

MeCN, 24 h, 0 - 25 C

Me3SiCl/NaI OH MeCN, 24 h, 0 - 25 COH 4 Me3SiCl / NaI S F 12 h - 10 - 25C, MeCN

exc. Me3SiCl/NaI I MeCN. 10 min, 0 - 25 C 75%

90% S F

OH

R 4 Me3SiCl / NaI O 0.1 - 1 h - 10 - 25C, MeCN a) R = H; b) R = COOH O

R

Finalmente, existen otros reactivos que tambin OH NaBH3CN actan preferentemente sobre los alcoholes R Ph benclicos y allicos, para transformar el carbono que Zn R Ph contena el OH en un metileno: Los alcoholes terciarios tambin pueden ser hidrogenados y desplazar el OH, con cido

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Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

trifluoroactico en presencia de un catalizador de xido de platino (IV) (cuando el intermediario es un alqueno, la reaccin se efecta en presencia de nquel-Raney).

OH COOH H2 HCOOH Pd - C Hexano COOH

2.6.2.2. La reduccin de Mitsunobu. Ms conocida como la reaccin de desplazamiento de Mitsunobu de un alcohol con o-nitrobencensulfonilhidrazina, seguido de la eliminacin in situ del cido o-nitro bencensulfinico, genera diazenos monoalqulicos, que se descomponen por un mecanismo de radicales libres para formar productos desoxigenados (A. G. Myers, M. Movassaghi, B. Zheng, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 8572-8573).O 2N R OH 2 eq. DEAD 2 eq. PPh3 THF NMM O - 30C, 140 min O 2N R N H O NH S O 32 C, 2 h R H

+

H2N

NH O

S

R : alquil

SustratoMeO N O Cl OH MeO

Producto

Solvente THF

(%) 87

N O Cl

MeO MeO

OH

MeO

86 NMM

MeO

OH PhBu OH

Ph

NMM

80

Bu

NMM

71

O

N OH

O

N

THF

65

Tabla. No. 10. Reduccin directa de alcohol por Mitsunobu

La reaccin es compatible con varios otros grupos funcionales, como puede verificarse en los ejemplos reportados:

El mecanismo de la eliminacin del nitrgeno intermedio, puede postularse del siguiente modo:

O 2N R NH N S O O H

> 0C O 2N HO O S

R N

NH

- N2

R H

2.7. Reduccin de compuestos sulfnicos2.7.1. Reduccin con cido 3-mercapto propinico y NBS o I2/MeCN Varios alquil y aril sulfxidos han sido exitosamente desoxigenados con cido 3-mercapto propinico como agente reductor y una cantidad cataltica del N-Bromosuccinimida (NBS) iodo (I2 ) en MeCN a temperatura ambiente. Bajo las condiciones de reaccin descritas, grupos sensibles a cidos como los acetales se O mantienen intactos. (B. Karimi, D. Zareyee, S 1 Synthesis, 2003, 1875-1877). R RO 2.1 eq. HO SH R S R1

5 - 10 mol%, NBS I 2 CH 3CN, reflujo 15 min - 24 h

ProductoS

mol % 5

I2 t (min) 22 90 25

(%)

mol % 5 5 5

NBS t (min) 15 80 20

(%) 95 98 90

Ph

91 92 93

Ph

S

Ph

5 5

Bu

S

BuS

10

240

83

10

200

89

S

10

300

95

10

180

91

S O 2N

10

24 h

55

10

24

65

Tabla N 11. Reduccin de compuestos sulfnicos a sulfuros

2.7.2.

Reduccin de alquil, vinil y sulfonatos con el sistema CuCl22H2O-LiDTBB(cat) (G. Radivoy*, F. Alonso, Y. Moglie, C. Vitale and M. Yus Tetrahedron, 2005, 61, 3859-3864) La reduccin de una serie de alquil sulfonatos al correspondiente hidrocarbono ha sido eficientemente trabajado usando un sistema reductor compuesto por CuCl2.2H2O y un exceso de sal de litio y una cantidad cataltica de 4,4 di-tert-butilfenil (DTBB) en tetrahidrofurano a temperatura ambinete. El proceso es tambin posible aplicarlo al enol y dienol de triflates formando alquenos y dienos respectivamente.

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica1 2, eq. CuCl2.2H2O RCuCl 2.2H2O-

2011

OSO2R'

(eq. Li, 0.1 eq. DTBB RHF, r.t., 4 12 h-

R

H

R. Alquil, vinilCuCl 2.2H2O

OMs 11

8 eq. LI, 0.1 eq. DTBB THF, rt, 10h2 CuCl 2.2H2O 8 eq. LI, 0.1 eq. DTBB Bu H

10 H

8 eq. LI, 0.1 eq. DTBB OMs THF, rt, 10h

Bu TfO

OTf

CuCl 2.2H2O 8 eq. LI, 0.1 eq. DTBB THF, rt, 6h

n

THF, rt, 6h

n

OTf CuCl 2.2H2O 8 eq. LI, 0.1 eq. DTBB THF, rt, 6h

CuCl 2.2H2O 8 eq. LI, 0.1 eq. DTBB THF, rt, 8h TfO

2.8. Reduccin de Epxidos El catalizador de paladio magntico, es muy activo y selectivo para la hidrogenlisis de epxidos a temperatura ambiente. La fuente de hidrgeno es el H2 gaseoso a 1 atm de presin. El catalizador puede ser reciclado sin prdida de actividad, se prepara a travs de un proceso sol-gel de la incorporacin de nanopartculas de paladio y nanopartculas de xido de hierro superparamagntico en la matriz de hidrxido de aluminio. (M. S. Kwon, I. S. Park, J. S. Jang, J. S.

Lee, J. Park, Org. Lett., 2007, 9, 3417-3419).Pd/Fe2O3, nanopartculas R O R1 (1 - 2 mol%, Pd) H2 (1 atm) CH3COOEt, 23C, 0.5 - 20 h R OH R1

El hidruro de aluminio, puede selectivamente hidrogenar un epxido en presencia de dobles enlaces, producindose el alcohol ms sustiudo:AlH3 O OH

85%

2.9. Reduccin de Aldehdos y cetonas2.9.1. Reduccin del C=O de aldehdos y cetonas a alcohol La reduccin de carbonilos de aldehdos y cetonas a alcoholes, es una de las transformaciones simples ms importantes, que regularmente se efecta con NaBH4 y LiAlH4 a partir de la dcada de los 40. El primero es un reductor suave y el segundo, es uno de los ms potentes reductores y consiguientemente su accionar no es selectivo, razn por la cual se han estudiado entre estos extremos, diversos agentes reductores en medio acuoso y en solventes orgnicos que puedan ser

utilizados con mayor selectividad, en funcin de los grupos presentes en la molcula orgnica, donde se desea realizar una reduccin. 2.9.1.1. Reduccin con LiAlH4 o NaBH4. Como se tiene dicho, dos fuentes prcticas de la reactividad de hidruros, son los complejos metlicos: hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) y borohidruro de sodio (NaBH4). Ambos son blancos (o casi blanco) slidos, que son preparados a partir de hidruros de litio o de sodio por la reaccin con haluros de aluminio o boro y steres. El hidruro de litio y aluminio es de lejos el ms reactivo de los dos compuestos, reaccionando violentamente con el agua, alcoholes y otros grupos cidos con la evolucin de gas hidrgeno.Reactivo Borohidruro de Sodio (NaBH4) Solventes preferidos Etanol Etanol acuoso 15% NaOH Diglima15% NaOH Evitar cidos fuertes ter dietlico, THF Evitar alcohol y aminas Evitar compuestos halogenados Evitar cidos fuertes Funciones que reducen Aldehdos a alcoholes 1 Cetonas a alcoholes 2 NO acta sobre otros grupos funcionales Aldehdos a alcoholes 1 Cetonas a alcoholes 2 Ac. Carboxlicos a alcoholes 1 steres a alcoholes 1 Epxidos a alcoholes Nitrilos y Amidas a aminas Haluros y tosilatos a alcanos Tambin reacciona con otros grupos funcionales Trabajo que se lleva a acabo 1) Neutralizacin simple 2) Extraccin del producto 1) Tener cuidado con la adicin de agua 2) Separar sales de aluminio 3) Extraccin del producto

Hidruro de litio y aluminio (LiAlH4)

Tabla N 12. Caractersticas del NaBH4 y LiAlH4.

Algunos ejemplos de la reduccin de aldehdos y cetonas, utilizando los reactivos descritos anteriormente, se presentan a continuacin:O 4 LiAlH4 THF OM 4 M = Li o AlO 4 NaBH4 EtOH/H 2O M = Na o BCHO 4 OO O O NaBH4 H EtOH/H 2O O M = Li o Al O OM+

-

+

H3O

+

OH 4

+OH

sales de M

OM 4

-

+

H3 O

+

4

+OH

borato de sodio

NaBH4 EtOH/H2O

4 O

+H3 O+

borato de sodio

OH O

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

Las primeras tres reacciones muestran la estequiometra de la reaccin y el ltimo ejemplo, muestra la resistencia de los acetales cclicos al LiAlH4, aspecto que muchas veces se utiliza como mtodo de proteccin de una parte de la molcula mientras en otra acta el reductor. 2.9.1.2. Reduccin con cianoborohidruro de sodio NaBH3CN. De una excelente revisin de la selectividad del cianoborohidruro de sodio, efectuada por Clinton F. Lane (1974), se tomar la correspondiente a la reduccin selectiva de aldehdos y cetonas por este verstil agente reductor. El cianoborohidruro de sodio es altamente soluble en una variedad de solventes como el agua, alcoholes, aminas y THF, pero es insoluble en hidrocarburos. Uno de los mtodos de preparacin de este agente reductor, se lo efecta de acuerdo a la siguiente reaccin:NaCN

+B H

1) H3COCH 2CH2OCH 3 NaBH3CNBH 3.2 O 2) O O O

2 6

El cianoborohidruro de sodio es un agente reductor muy verstil, debido a que una variedad de grupos funcionales tienen remarcable selectividad por este reactivo. SustratoCHO

pH 4

tmpo 2h

ProductoOH

(%) 87 88

O

OH

4O

1hOH

4

4h

84

3O

2hHO

86OH

O

3O

1hOH

93

4

1h

67

Tabla No. 13. Reduccin de aldehdos y cetonas con NaBH3CN

Por ejemplo, se ha observado la reduccin selectiva mucho ms rpida que la de un grupo carbonilo de aldehdos o cetonas, en estructuras que a su vez pueden tener otros grupos que han demostrado ser inertes a la accin del reactivo, como por ejemplo: amidas, teres, lactonas, nitrilos, nitrocompuestos y epxidos. En condiciones neutras en agua o metanol hay una reduccin insignificante de aldehdos y cetonas. Sin embargo, a un pH 3-4, el porcentaje de reduccin es suficientemente alto y rpido para ser sintticamente til. Dado que la reduccin consume cido, se requiere de un sistema amortiguador o se requiere agregar cido para mantener el pH bajo.

3

O

+

BH3CN + 3ROH + H

-

+

3

OH

+

B(OR) 3 + HCN

Tambin se ha reportado una reduccin selectiva del aldehdo en presencia del ster tiol:HO H S O O O H S NaBH3CN EtOH/AcOH, pH 5.5 O HO S

Al cambiar el catin y el disolvente es posible llevar a cabo una reduccin an ms selectiva. Por lo tanto, el cianoborohidruro tetrabutilamonio en triamida acidificada con c. Hexametilfosfrico, reduce selectivamente aldehdos en presencia de casi todos los dems grupos funcionales que incluyen ciano, ster, amida, nitro, e incluso cetonas. Los aldehdos y cetonas alifticas, pueden ser tambin desoxigenados al correspondiente grupo metileno, con el cianoborohidruro de sodio, para ello aldehdos y cetonas deben previamente ser trasformados en las tosilhidrazonas y stas que contienen el enlace imnico son las que verdaderamente se reducen. El medio de reaccin es una mezcla (1:1) dimetilformamida /sulfolano. Este nuevo procedimiento selectivo, que requiere de condiciones suaves y de alto rendimiento, se constituye en una alternativa superior a las reducciones de Wolff-Kishner y de Clemmensen. La preparacin previa de la tosilhidrazona es innecesaria en muchos casos, ya que la lentitud de la reduccin de carbonilo permite la generacin in situ de tosilhidrazina y el compuesto carbonlico.O O O 5 H2NNHTos/NaBH 3CN/ DMF/Sulfona, 100C 87%H2NNHTos/NaBH 3CN/ DMF/Sulfona, 100C O N CH2 56% N CH2

O O 5

O

O O 7

H2NNHTos/NaBH 3CN/ DMF/Sulfona, 100C 65% H2NNHTos/NaBH 3CN/ DMF/Sulfona, 100C 75%1) H2NNHTos/CeH 5OH, calor 2) NaBH3CN/DMF/sulfona, 110C 92%

O O O O 4 CN 7

O

O OO

4

CN

O 2 etapas 79%

Los carbonilos de compuestos arilo han demostrado ser bastante resistentes a la reduccin por este mtodo, independientemente del procedimiento utilizado. Sin embargo, esto puede llegar a ser til porque las cetonas y aldehdos alifticos probablemente podran ser eliminados de forma selectiva en la presencia del grupo carbonilo arilo.

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

2.9.1.3. Reduccin de aldehidos y cetonas con H2/Complejo de hierro. El complejo de hierro que contiene acoplados electrnicamente hidrgenos cidos, cataliza la hidrogenacin de cetonas en condiciones suaves y muestra quimioselectividad alta de aldehdos, cetonas, e iminas. 2 mol%, catalizador Los enlaces de carbono OH O H2 (3 atm) R : Aril, alquil dobles y triples aislados, 1 1 haluros de arilo, nitratos, 1 Tolueno R : alquil, H, aril R R R R 25C, 1 - 72 h epxidos y las funciones alquenil, alquinil ster se ven afectados por las condiciones de Catalizador: hidrogenacin. (C. P. Casey, H. Guan, J. Am. OC Chem. Soc., 2007, 129, Fe H 5816-5817). SiMe3 CO 2.9.1.4. Reduccin de aldehdos con Decaborano (B10H14) (Seung Hwan Lee, Mi Hye Nam y Min Young Chiol) Japan november 24, 2005. Sustrato ProductoO 2N

t (h)

%

SustratoCHO

ProductoOH OH OH OMeOH

t(h

%

O2N

CHO

OH

1- 9

99

OH CHO

6

84

NC

CHO

NC OH

0.5

95

OMeCHO

1

82

Br

CHO

Br OHO O OH

0.3

99CHOOH

0.5

84

O O

CHO

0.5

97CHOOH

0.5

94

MeO

CHO

MeO OH

0.5

95NN

0.5

76

Tabla No 14. Reduccin de aldehdos usando Decaborano (B10H14)

El Decaborano en medio acuoso y a temperatura ambiente, presenta una accin quimioselectiva sobre los aldehdos, para transformarlos en los respectivos alcoholes. Los grupos nitro, ciano, cetonas, steres, amidas y halgenos no son afectados por el Decaborano. B10H14 Por tal razn el grupo aldehdo puede R CH 2OH R CHO ser reducido selectivamente en THF/H 2O, a.t., r.t. presencia de los grupos citados. Tabla R : alquil o aril 14 .Sustrato Producto t (h) %

O CHO

O OHO

1 1

83 83

OCHO

O

O OH O

O O2N O2N

1.5

80

O2N

CHO

O 2N

OH

1.5

97

Tabla No. 15. Reduccin quimioselectiva de aldehdos en presencia de cetonas

En conclusin, la reduccin de aldehdos alifticos y/o aromticos usando Decaborano en solucin acuosa, con algunas gotas de THF como solvente y a temperatura ambiente, los transforma quimioselectivamente al alcohol respectivo con buenos rendimientos. Tabla No. 15 Sin embargo, si las 0.3 eq. B 10H14 condiciones de reaccin, se 0.1 eq. pirrolidina OH O modifican y el Decaborano se R, R. alquil o aril 1 1 disuelve en pirrolidina y R R R R 0.1 eq. CeCl 3. 7H 2O cataliza la reaccin con MeOH, 50C, 1.5 - 8 h CeCl3.7H2O en MeOH, es posible reducir las cetonas J. W. Bae, S. H. Lee, Y. J. Jung, C.-O. M. Yoon, C. M. quimioselectivamente a Yoon, Tetrahedron Lett., 2001, 42, 2137-2139. alcoholes como reportan: Cetona Producto t(h) (%) O OH 6 95PhOO BnO O

PhO

4 1.5 2Br

92 98 92

OH O BnOOH Br

O

BrO Ph Ph

BrOH Ph Ph

8

97

Tabla No. 16. Accin del catalizador CeCl3.7H2O/MeOH

2.9.1.4. Reduccim de aldehidos y cetonas con AlH3. En qumica orgnica, el hidruro de aluminio se utiliza principalmente para la reduccin de varios grupos funcionales. En muchos sentidos, la reactividad del hidruro de aluminio es similar a la del hidruro de litio y aluminio.

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

El hidruro de aluminio reduce aldehdos, cetonas, cidos carboxlicos, anhdridos, cloruros cidos, steres y lactonas a sus correspondientes alcoholes. En cambio las amidas, nitrilos, y oximas se reducen a sus correspondientes aminas . En trminos de selectividad del AlH3 sobre los grupos funcionales, ste difiere de otros reactivos de hidruro. Por ejemplo, en la reduccin de la ciclohexanona el hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) produce alcoholes con estereoqumica trans:cis en una relacin de 1,9:1, mientras que el hidruro de aluminio da una trans:cis con relacin relacin de 7,3: 1O OH OH

LiAlH4 AlH3

+

Por otro lado el hidruro de aluminio, permite la hidroximetilacin de cetonas en su carbini alfa, sin atacar propiamente al carbonilo de la cetona.O 1) NaH, EtO 2CH 2) NaH, AlH3 O OH

2.9.1.5. Reduccin de aldehdos y cetonas con resinas de intercambio (BER). Estudios efectuado por Nung Min Yoon, en la Repblica de Corea, han demostrado que la resina de intercambio BER, es mucho ms eficaz y conveniente reductor que el NaBH4, debido a que la resina es selectiva para aldehdos an en presencia de cetonas, steres, amidas, nitrilos, cidos carboxlicos, enlaces mltiples C-C y sulfxidos. El BER es un borohidruro de amonio cuaternario, que se coloca en una resina de intercambio inico, Amberlite IRA-400, y es mucho ms estable en disolventes alcohlicos que el borohidruro de sodio. Asimismo se observ y comprob que era posible otra aplicacin del BER, la aminacin reductiva de compuestos de carbonilo. De este modo se demostr tambin, que el BER es un reactivo alternativo bueno para NaBH3CN y el diborano disuelto en piridina.O CHO OH BER 95% EtOH/rt/3h 99% OH

+O COOEt

+1%

OH BER/LiCl 95% EtOH/rt/3h COOEt (92%)

2.9.1.6. Reduccin de aldehdos y cetonas con: Dimetilsulfuro Borano y Complejo Borano - Tetrahidrofurano). El diborano (B2H6), el ms simple de los boranos, es un reactivo til con muchas aplicaciones, pero es pirofrico, gaseoso y no conveniente para su manejo. Existe una amplia gama de boranos utilizados como agentes reductores.

Complejos de la forma Borano-cido de Lewis, tales como el Borano-tetrahidrofurano (BTHF) y sulfuro de dimetil borano (BMS, DMSB) se utilizan a menudo como una fuente de borano para la reduccin. BTHF y BMS se utilizan en hidroboraciones Ofrecen interesantes aplicaciones en la reduccin de los diversos grupos funcionales

O

+

BH 3

Me Me S+

BTHF

BH 3

BMS Ambos reactivos estn disponibles en solucin (1 M en THF), y por lo tanto son ms fciles de manejar que el diborano. Sin embargo la volatilidad e inflamabilidad son siempre un inconveniente. El BMS es ms estable que BTHF pero tiene un olor desagradable. La aplicacin ms interesante es como una fuente de borano en oxazeborolidina en la reduccin asimtrica de cetonas (Reduccin de Shibatan). Asimismo es muy interesante, la reduccin directa de cidos alcoholes con (BMS) y amidas a aminas con (BTHF). La Reduccin de Shibata. (CBS), es como sigue:O R R1

el catalizador Corey-Bakshicarboxlicos a Corey-BakshiH Ph

CBS catalizador

BMS R

OH R1

R = R' R'' = H, Alquilo

BMS:

Ph

BH 3, THF

O N B R2

Una reduccin enantioselectiva prctica utilizando el catalizador oxazaboeolidina se presenta, cuando la misma es genera in situ, a partir de una lactama alcohlica quiral y borano. Tetrahedron 2003, 59, 8411 8414.

O R1 R2

0.1 eq.

O

N H

Ph Ph OH R1

OH R2

1 eq. BH 3, THF/rt/ 10 min

Otra ruta eficiente y enantioselectiva es la sntesis de CBS, y que permite preparar sustancias bioactivas, este hecho se observa en la siguiente reaccin, reportada en J. Org. Chem. 1988, 53, 2861 -2963.H Ph Ph

1 mol % O Ph Cl

O N B H OH Ph Cl (97%)

0.1 eq. BH 3 (1.1.M en THF) THF, 20 -30C, 60 min

Una nueva sntesis enantioselectiva de alcoholes, con el mismo tipo de catalizador, y a partir de cetonas se puede efectuar utilizando catecolborano en vez de BH3.J. Am. Chem. Soc . 1992, 114, 1901 - 1908 0.1 eq. catalizador 1.5 eq. catacolborano CCl 3 Tolueno o DCM, -78 - 23C 1.3 a 48 h OH R CCl 3 catalizador H Ph Ph A partir de H Ph Ph OH NH BuB(OH) 2/tolueno reflujo

O R

O N B Bu

2.9.1.7. Reduccin de aldehdos y cetonas con: Et3SiH, (EtO)2MeSiH. Los silanos en ciertas condiciones de reaccin no actan sobre aldehdos, cetonas y steres. Pero la gran

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

versatilidad de los derivados de silano se hace evidente cuando se modifican estas condiciones de reaccin y los anteriores grupos resultan ser afectados y reducidos al alcohol correspondiente como se puede observar en los siguientes ejemplos:O R OH

+

Et3SiH

+O

H2 O

H* (HCl o H 2SO4) ter CH3CN R

+

Et3SiOH

R : Alquil, aril o HOH Ph Br Br

Ph

Si, el solvente (agua en el anterior ejemplo) se sustituye por alcohol, se observar que el producto resultante es un ter.O R

+

Et3SiH

+

R'OH

H* (HCl o H 2SO4) ter CH3CN R

H OR'

+

Et3SiOH

R : Alquil, aril o H

Como los silanos no son tan poderosos donantes de iones hidruro, a menudo es necesario mejorar el carcter catinico del sustrato. La formacin del ter es una variante interesante de la reduccin del carbonilo como se ilustra en el ejemplo anterior. En ambos casos una gran variedad de aldehdos y cetonas se han reducido, y el cido trifluoroactico es el cido preferido para la formacin de ter. 2.9.1.8. Reduccin de aldehdos y cetonas con polimetilhidrosiloxano (PMHS). En contraste con la mayora de los reactivos silano descritos con anterioridad, el polimetilhidrosiloxano (PMHS) un subproducto en la industria de las siliconas y por consiguiente barato, no es txico y es muy amigable con el medio ambiente.CH3 (H3C) 3SiO Si H O n Si(CH 3)3

A los aspectos positivos mencionados sobre el PMHS, se debe agregar que es muy estable ante la humedad ambiente, lo que hace fcil de manejarlo y almacenarlo por largos perodos.

Por otro lado, ha demostrado ser un eficaz agente reductor generador de hidruros para muchos grupos funcionales comunes.O R11 2

R2

+

1) TBAF PMSH 2) H o MeOH+

OH R1 R2 TBAF : (C 4H9)4N F+ -

R y R : Alquilo, arilo, H

La ecuacin anterior ilustra la reduccin de aldehdos y cetonas empleando in fluoruro como activante de las especies (TBAF). Estas reducciones se pueden efectuar tambin con fluoruro de potasio en solventes no polares altamente prticos como DMF y DMSO, sin embargo la reaccin es heterognea y lenta. Por regla general, los enlaces doble carbonocarbono, halgenos, nitrilos y grupos nitro no se reducen en estas condiciones. 2.9.1.9. Reduccin de cetonas con Difenilmetilsilano (Ph2Me2SH). La reduccin enantioselectiva de cetonas se puede lograr mediante el uso de cantidades catalticas de complejos quirales de metales de transicin.

En algunos casos, los metales de transicin, simplemente sirven como un cido de Lewis, que coordina al oxgeno de la cetona, sin embargo, algunos metales (principalmente cobre) reaccionan con fenilhidrosilanos para dar hidruro de metal como intermediarios, y son los que actan como agentes reductores activos.L: O Ph Ph 2MeSiH, CuCl, t-

t-Bu OMe P P t-Bu 2 t-Bu OMe t-Bu

BuONa Ph

OH ( 90 - 95%)

MeO MeO

L, C 6H5CH 3, -78C

2

En presencia de un catalizador de rodio y tricloruro de rodio, por ejemplo la 2fenilciclohexanona, se reduce sin diastereoselectividad, pero forma una mezcla de enantiomeros.O Ph Ph 2SiH 2, RhCl 3, (1) AgBF 4, THF, 0C, 1 d. 46% (1S, 2R) OH Ph OH (1) Ph N N 46% (1S, 2S) Rh N Cl 3

+

2.9.1.10. Reduccin de cetonas con hidruro de cobre (CuH) Dialquil cetonas. Los diversos procedimientos para generar CuH in situ, han dado lugar a un mtodo de hidrosililacin eficiente y barato para las cetonas dialqulicas (B. H. Lipshutz, C. C. Caires, P. Kuipers, W. Chrisman, Org. Lett., 2003, 5, 3085-3088) Ligando:0.1 - 3 mol % CuCl O R R1

O

1.2 - 5 eq. R"3SiH 0.05 - 0.1 mol %, ligando 3 mol % NaO Bu, tolueno, r.t., 3 ht

OSiR"3 R R1

R, R , alquil R", Et, Bu

1

O O O

PMeS2 PMeS2

Cetonas Heteroaromticas. Un complejo formado entre CuH y mezclas no racmicas de los ligandos de Takasago (DTBM-SEGPHOS), es un sistema reductor especial para hidrosililacin asimtrica de cetonas heteroaromticas en condiciones muy suaves. Se utiliza el PMHS como una fuente barata de hidruro para la generacin in situ de CuH. (B. H. Lipshutz, A. Lower, K. Noson, Org. Lett., 2002, 4, 4045-4048).1 mol% CuCl 1 mol% NaO Bu O Ar R1 t

(-) DTBM SEGPHOS:O Ar'

0.05 mol% (-)-DTBM SEGPHOS 4 eq. PMHS Tolueno, - 50C, 2 h

2.5 m aq. NaOH THF r.t. 3 h Ar

OH R1

O O O

PAr2 OMe PAr2

W. Rivera M.

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis Orgnica

2011

Cetonas diarlicas. El uso del ligando de Takasago (R)-(-)-(DTBM-SEGPHOS) CuH presenta efectos altamente enantioselectivos en la 1,2-hidrosililacin de compuestos proquirales diaril cetnicos, para producir mezcla no racmicas de diarilmetanoles con excelentes rendimientos. C.-T. Lee, B. H. Lipshutz, Org. Lett. 2008, 10, 4187-4190.5 mol% CuCl R O Ar' R1

5 mol% NaO Bu 0.4 mol% (-)-DTBM SEGPHOS 2 eq. PMHS, tolueno 0 a - 30C, 1 - 21 h NaOH (30% aq). AcOEt r.t. 1 h R

t

R

OH Ar'

1

R : Br, Cl, CF 3

Cetonas ,insaturadas. El uso de ligandes asimtricos en la catlisis de la reduccin de cetonas , insaturadas con CuH, permite la sntesis de alcoholes allicos con muy buenos rendimientos. (R. Moser, . V. Bokovi, C. S. Crowe, B. H. Lipshutz, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 7852-7853).O Ar R R1

3 mol% Cu(AcO).2H2O 3 mol% ligando 3 eq. (EtO)2SiH2 Et2O, -25C, 5 h Ar R

OH R1

Ligando:MeO MeO PAr'2 PAr'2-

R: alquil, ph, Br R : Me, Et1

Ar' : 3,4,5 -Me3 C5H2

2.9.1.11. Reduccin de cetonas aromticas con Triclorosilano (Cl3SH). Las arilcetonas son reducidas a los correspondientes alcoholes con excelente enantioselectividad por el Triclorosilano en presencia de una cantidad cataltica de N-formil-(2,4,6trietilfenil)-L-prolina, que acta en la reaccin qumica como activador del sustrato.activador: O Ar R 3 eq. Cl 3SiH 0.1 eq. activador CHCl 3, r.t., 6 h Ar R OH HOOC N OHC

Org.Lett ., 2006, 8, 3789 . 3792

ProductoOH PhOH Ph

(%)

ProductoOH

(%)

90

O2N

93

90

Cl

OH

OH

61Tabla No. 17. Reduccin de cetonas con Triclorosilano

91

En la misma publicacin, se reporta para algunas cetonas aromticas estudiadas, los rendimientos que se indican en la tabla 17. 2.9.1.12. Reduccin de cetonas alifticas y acilsilanos, con 2,4-antipentanodiol y c. 2,4-dinitro bencensulfnico. Las cetonas y los acilsilanos alifticos, pueden ser reducidos asimtricamente al alcohol, utilizando una mezcla del quiral 2,4. Antipentanodiol y una cantidad cataltica de cido 2,4-dinitrobencensulfnico. (Jun-ichi Matsuo, YuHattori, Mio Hashizune and Hiroyuki Ishibashi) (2010).O AnP Diol/DNBSA CH 3(CH 2) 7SH/C6H6/reflujo 57 - 93%-

H

OH

O Ph SiMe 3

AnP Diol/DNBSA Ph CH 3(CH 2)7SH/C 6H6/reflujoNO 2-

-

H

OH SiMe 3

H

OH

HO

H

AnP DiolO 2N

SO3H DNBSA

2.9.1.13. Reduccin quimioselectiva, de aldehdos y cetonas aromticas nitradas con TUDO. Los aldehdos y cetonas aromticas nitradas, pueden ser reducidos al respectivo alcohol quimioselectivamente, sin afectar al grupo NO2, con buenos rendimientos, utilizando para ello dixido de tiorea (TUDO), en NaOH-EtOH y un calentamiento moderado.O TUDO R O 2N NAOH - EtOH, 90C, 2h R = H, -CH 3 O 2N H2N OH R S O TUDO: HN OH

2.9.1.14. Reduccin de aldehdos y cetonas con SmI2. El mecanismo de reduccin de aldehdos y cetonas por el yoduro de samario se basa principalmente en mecanismos similares de agentes reductores que transfieren un solo electrn, que ocasiona la formacin de un dmero (IV). En ausencia de un disolvente prtico, este dmero se acopla para formar 1,2-dioles.

W. Rivera M.R O R1 SmI2

Reacciones de Oxidacin Reduccin en Sntesis OrgnicaR OSmI2 R1 I H+

2011R O R1

R OH R1 II R

SmI2

III OSmI2 H R OH R1+

R HO R1

R

R1 OH

R R1

Sm O Sm

R R1

H R R1 R1

+O

Sin embargo, en presencia de una fuente de protones, el dmero se desproporciona formando un alcxido de samario y un compuesto de carbonilo, que por protonacin forma un carbinol (II) radical, seguido de una segunda reduccin y posterior protonacin, produciendo finalmente un alcohol.O Ph Me Me SmI2 THF, HMPA. CH3OH Ph Me Me 69% OH OH

+

Ph Me Me 23%

Los compuestos -funcionalizados carbonlicos, se reducen a los correspondientes compuestos carbonlo en presencia de yoduro de samario. Este proceso puede ser iniciado por la transferencia de electrones inicial a cualquiera de los sustituyentes en la posicin o al resto de carbonilo, en funcin de la afinidad relativa de electrones de los grupos funcionales. Una segunda reduccin inmediata y despus de la protonacin o eliminacin seguida de tautomerizacin, se arriba al producto.O R X R1 SmI2 + H R R1 X X OH SmI2 R R1 OH R R1 OH

SmI2

O R R1

SmI2

O R R1 R

O R1

En general, las ,-lactonas diheterosustitudos pueden sufrir reacciones de eliminacin para dar lactonas insaturadas, por reaccin con SmI2, aunque el uso de glicol de etileno como donador de protones reduce al mnimo este proceso.O O 3 SmI2 O O Ph Ph OH (90%) THF, HMPA, HO(CH 2) 2OH O O O O

2.9.1.15. Eterificacin reductiva de cetonas. Las cetonas, pueden reducirse a travs de un proceso de eterificacin, reaccionando con un alcohol aliftico en un ambiente de

hidrgeno molecular a la presin de un bar, catalizado por un catalizador heterogneo de Pt/C. 2 Los rendimientos son R 3 mol % Pt/C (5 wt %) 2 eq. O O H2 (1 bar) aceptables y el agua que + HO R2 1 R R 1 se forma en este proceso MS 4 A, CHCl3 R R 50C, 2 h es atrapado por tamices 1 2 R, R , R : alquil moleculares. (L. J. Gooen, C. Linder, Synlett, 2006, 34893491). 2.9.2. Acoplamientos reductivos de aldehidos. Estos acoplamiento conocidos como el Nozaki-Hiyama o de Nozaki-Hiyama-Kishi, se produce entre haluros y aldehdos es una reaccin redox inducida por el cromo. Una ventaja clave es la alta quimioselectividad hacia los aldehdos. Una desventaja es el uso de exceso de sales de cromo txico. Los nuevos mtodos permiten el uso de catalizadores de cromo (II