Reducción de Alcoholes, compuestos Sulfónicos y Epóxidos

Por: Wilbert Rivera Muñoz wlbrtrivera@gmail.com

Existen muchos agentes reductores que permiten reducir los alcoholes, por tal razón se hace imprescindible conocer los alcances de estos reductores y la acción que presentan sobre el resto de grupos funcionales, así como la selectividad de los mismos.

1. Reducción indirecta de alcoholes.

En general, una forma indirecta de remover los –OH de los alcoholes, pasa por una primera etapa de deshidratación del alcohol, seguido de una hidrogenación catalítica. Ejem.

Otro procedimiento es el de transformar el alcohol en el haluro correspondiente, luego el mismo hacer reaccionar con Mg metálico en medio de éter y posteriormente agregar agua para descomponer el Grignard formado:

Una tercera opción indirecta, de remoción del –OH, de los alcoholes, radica en transformar los mismos en ésteres del tosilato y posteriormente este grupo es desplazado de la estructura orgánica con un reductor.

2. Reducción directa de alcoholes.

Existen varios procedimientos selectivos, para reducir directamente los alcoholes primarios, secundarios y terciarios al alcano correspondiente.

2.1. Reducción 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 ácidos de Lewis fuertes; los ácidos de Bronsted generalmente originan reordenamientos del esqueleto carbonado. Los silanos pueden ser donantes del radical H., para lo cual se utilizan en la reacción, iniciadores de radicales, o por el contrario pueden ser donantes de hidruros y propiciar una sustitución nucleofílica en el sustrato. Los alcoholes primarios requieren un exceso del silano correspondiente.

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 nucleofílicas: El agente reductor es uno de los silanos generador de hidruros

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Trietilsilanos: (Et3SiH).

Los alcoholes alílicos pueden ser desoxigenados preferentemente en presencia de alcoholes secundarios y terciarios, cuando se utiliza perclorato de litio como catalizador en solución etérea.

La hidrogenólisis de alcoholes bencílicos utilizando Et3SiH y una cantidad catalítica de paladio (II) (Cloruro de paladio), tiene lugar en condiciones suaves, tiempos cortos y altos rendimientos del producto.

El ácido trifluoroacético, es también un buen catalizador del Et3SiH, en la reducción de alcoholes bencílicos y alílicos.

Clorodifenilsilanos (Ph2SiHCl). Este reactivo en presencia catalítica de InCl3, genera hidruros y muestra una alta quimioselectividad en la reducción de alcoholes bencílicos, alcoholes secundarios y alcoholes terciarios, mientras que no reduce alcoholes primarios y a los grupos funcionales que son fácilmente reducidos por los métodos normales, tales como ésteres, bromo, cloro y los grupos nitro. (M. Yasuda y colb. A.J. Org. Chem 2011, 7741 – 7744).

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Reducción 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.

Las moléculas hidroxilbencílicas y el alcohol bencílico mismo, son convertidas en yoduro de bencilo y HMDS, si la reacción ocurre en cantidades equimolares. Sin embargo un exceso del TIS, permite retirar el –OH y sustituirlo por H.

Finalmente, existen otros reactivos que también actúan preferentemente sobre los alcoholes bencílicos y alílicos, para transformar el carbono que contenía el –OH en un metileno:

Los alcoholes terciarios también pueden ser hidrogenados y desplazar el –OH, con ácido

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trifluoroacético en presencia de un catalizador de óxido de platino (IV) (cuando el intermediario es un alqueno, la reacción se efectúa en presencia de níquel-Raney).

2.2. La reducción de MitsunobuMás conocida como la reacción de desplazamiento de Mitsunobu de un alcohol con o-nitrobencensulfonilhidrazina, seguido de la eliminación in situ del ácido o-nitro bencensulfinico, genera diazenos monoalquílicos, 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).

Sustrato Producto Solvente

(%)

THF 87

NMM86

NMM 80

NMM 71

THF65

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

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

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El mecanismo de la eliminación del nitrógeno intermedio, puede postularse del siguiente modo:

3. Reducción de compuestos sulfónicos

3.1. Reducción con ácido 3-mercapto propiónico y NBS o I2/MeCN

Varios alquil y aril sulfóxidos han sido exitosamente desoxigenados con ácido 3-mercapto propiónico como agente reductor y una cantidad catalítica del N-Bromosuccinimida (NBS) ó iodo (I2 ) en MeCN a temperatura ambiente.

Bajo las condiciones de reacción descritas, grupos sensibles a ácidos como los acetales se mantienen intactos. (B. Karimi, D. Zareyee, Synthesis, 2003, 1875-1877).

Producto

I2 NBS

mol %

t (min)

(%) mol %

t (min)

(%)

5 22 91 5 15 95

5 90 92 5 80 98

5 25 93 5 20 90

10 240 83 10 200 89

10 300 95 10 180 91

10 24 h 55 10 24 65

Tabla Nº 11. Reducción de compuestos sulfónicos a sulfuros

3.2. Reducción de alquil, vinil y sulfonatos con el sistema CuCl2·2H2O-Li-DTBB(cat) (G. Radivoy*, F. Alonso, Y. Moglie, C. Vitale and M. Yus Tetrahedron, 2005, 61, 3859-3864)

La reducción 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 catalítica de 4,4’ –di-tert-butilfenil (DTBB) en tetrahidrofurano a temperatura ambinete. El proceso es también posible aplicarlo al enol y dienol de triflates formando alquenos y dienos respectivamente.

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4. Reducción de Epóxidos

El catalizador de paladio magnético, es muy activo y selectivo para la hidrogenólisis de epóxidos a temperatura ambiente. La fuente de hidrógeno es el H2 gaseoso a 1 atm de presión.

El catalizador puede ser reciclado sin pérdida de actividad, se prepara a través de un proceso sol-gel de la incorporación de nanopartículas de paladio y nanopartículas de óxido de hierro superparamagnético en la matriz de hidróxido de aluminio. (M. S. Kwon, I. S. Park, J. S. Jang, J. S. Lee, J. Park, Org. Lett., 2007, 9, 3417-3419).

El hidruro de aluminio, puede selectivamente hidrogenar un epóxido en presencia de dobles enlaces, produciéndose el alcohol más sustiuído:

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