Control en las condensaciones de compuestos carbonílicos

El control en síntesis orgánica, es una de las labores más importantes, para conseguir la transformación requerida o planificada  y/o de evitar  la formación de aquellos subproductos que perjudican sustancialmente el desarrollo óptimo de la síntesis orgánica encarada. Asimismo desde una perspectiva más general, el control también puede comprender o abarcar a los aspectos de simetría y selectividad.

Entonces, por control se deberá entender a una serie de operaciones sintéticas, que permiten al químico, formar el esqueleto carbonado con la funcionalidad pretendida o de “colocar” un grupo o átomo en el lugar o posición requeridos.

Consiguientemente, estas operaciones podrán ser de una variada gama de rutinas con una intencionalidad reflexionada por el químico y que demandan de éste, ciertas habilidades cognitivas y destrezas similares a las artísticas, para la construcción (síntesis) de las moléculas orgánicas.

En tal virtud, en las reacciones de condensación, como en otras,  las operaciones de control, pueden estar comprendidas, en alguna de las siguientes categorías.

*      Reacciones competitivas (autocondensación y/o condensación cruzada)

*      Activación – desactivación

*      Selectividad y especificidad

*      Protección- desprotección

Reacciones competitivas (autocondensación y/o condensación cruzada)

 

En las reacciones de condensación de compuestos carbonílicos, es fundamental establecer anticipadamente el orden de los eventos para minimizar o en su caso suprimir las posibilidades de autocondensación y la ocurrencia de condensaciones cruzadas, que lamentablemente son una evidente amenaza en estas reacciones..

Autocondensación

Todo compuesto carbonílico que posee uno o más hidrógenos alfa, en los carbonos adyacentes al grupo carbonilo, corren el riesgo de sufrir una reacción de autocondensación si no se procede con el rigor correspondiente.

Así por ejemplo, si a una 2-butanona, se agrega una base no hidroxilada como el EtONa, se formará un enolato que podría eventualmente combinarse con otra molécula de la misma cetona. De igual modo, si se agrega H+, puede también ocurrir un autocondensación,  como puede verse en el siguiente esquema: Esto puede minimizarse agregando con la misma velocidad, desde alimentadores separados, la base o ácido al compuesto que proporcionará el enol o enolato y el compuesto carbonílico que será atacado en el carbono carbonílico. Un balón de tres cuellos y agitación magnética puede servir.

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Condensación cruzada

Idealmente, en las reacciones de condensaciones de compuestos carbonílicos, una de las moléculas que reacciona debería de enolizarse rápidamente, mientras que la otra preferiblemente no debería tener Hα, para garantizar que no se formen otros subproductos

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La retrosíntesis que se analiza a continuación, es un buen ejemplo de lo anteriormente indicado.

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Condensación intramolecular.

Cuando en una molécula existen dos grupos funcionales que afectan directamente a los carbonos alfa en relación al carbonilo, lo más probable es que exista una autocondensación intramolecular y los ciclos que se formen, deberán tener estabilidad alta, como es el caso de anillos de cinco y seis eslabones. Anillos con mayor número de eslabones (7, 8 etc.) difuncionalizada, no son probables productos debido a la labilidad de estos ciclos.

condintramol.png

Uso de la reacción de Mannich.

En las reacciones de adición conjugada sobre sustratos alfa,beta-insaturado carbonílicos (α, β-inssatCO), característico de la reacción de Michael, aparece la necesidad de usar cetonas vinílicas. Pero cuando ésta se intenta preparar a partir de la condensación de la cetona y el formaldehído, se forman otros productos de polimerización, del aldehído que dificultan su preparación.

La reacción de Mannich, permite obtener en el transcurso de la síntesis y en el momento necesario, las cetonas vinílicas, que por otros medios, presenta dificultades serias en su preparación.  Este aspecto se ilustra en la síntesis de la MOb 25

mnnichreacc.png

 Activación de los grupos

Sistema no activado:

autocondensacin.png

Sistema activado

activacin.png

 ¨       Enaminas

Ya se tiene dicho, que una forma de contar con un enolato activado, es la formación de una enamina, entre el compuesto carbonílico y una amina secundaria. Este aspecto se muestra en el siguiente ejemplo de síntesis.

Análisis retrosintético: En la síntesis de la MOb 26, se observa el uso adecuado de enaminas para garantizar la formación del compuesto 1,3 diCO.

mob26sol.png

 Síntesis: La enamina formada, permite su respectiva acilación, para llegar a la Mob26

mob26solb.png

¨       Reducción de Birch

Esta reducción se constituye en una buena alternativa, para preparar ciclohexenonas, como puede observarse en la síntesis de la MOb 27:

  mob27sol.png


Sin embargo, debe recordarse que ciertos compuestos α, β-insaturado carbonílicos, pueden también ser preparados por la reacción de Wittig y a través de la reacción de Reformatsky.

Proponer un plan de síntesis, a partir de materiales simples para la MOb 28.

Análisis retrosintético:   Inicialmente se desconecta la lactona, seguida de la desconexión como un modelo 1,3-diO.  El compuesto α,β-insaturado carbonílico (α,β- insat. CO) generado, pudo haberse obtenido por la eliminación de Hoffmann y la cetoamina, por la reacción de Mannich

mob28sol.png

Síntesis: La  síntesis de la Mob 28, es muy apropiada para mostrar el control que se debe ejercer sobre determinados centros de reacción para lograr las transformaciones deseadas y necesarias.

mob28solb.png

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