Transposición de Claisen

La transposición de Claisen (que no debe confundirse con la condensación de Claisen) es una reacción química orgánica pericíclica, que forma enlaces carbono-carbono. Fue descubierta por Rainer Ludwig Claisen. El calentamiento de un alil vinil éter iniciará una reordenación sigmatropica [3,3] para dar un carbonilo γ, δ-insaturado.

Fue descubierto en 1912, el reordenamiento de Claisen es el primer ejemplo registrado de una transposición sigmatrópica [3,3]. ^[1]​^[2]​^[3]​^[4]​^[5]​^[6]​^[7]​

Mecanismo

La transposición de Claisen es una reacción pericíclica exotérmica concertada. Las reglas de Woodward-Hoffmann muestran una ruta de reacción suprafacial, estereoespecífica. La cinética es de primer orden y toda la transformación procede a través de un estado de transición cíclico intramolecular altamente ordenado. Los experimentos cruzados eliminan la posibilidad de que la transposición ocurra a través de un mecanismo de reacción intermolecular y son consistentes con un proceso intramolecular.^[8]​^[9]​

Se observan efectos sustanciales del disolvente en la transposición de Claisen, donde los disolventes polares tienden a acelerar la reacción en mayor medida. Los disolventes de enlace de hidrógeno dieron las constantes de velocidad más altas. Por ejemplo, las mezclas de solventes de etanol / agua dan constantes de velocidad 10 veces más altas que el sulfolano. Se ha demostrado que los reactivos de organoaluminio trivalentes, como el trimetilaluminio, aceleran esta reacción.^[10]​^[11]​^[12]​^[13]​

Variaciones

Transposición de Claisen Aromática

Reportada en alil aril éteres. La transposición de Claisen reportada es la transposición sigmatropica [3,3] , que rápidamente se tautomeriza a un fenol orto-sustituido.

 

La meta-sustitución afecta la regioselectividad de este reordenamiento. Por ejemplo, los grupos de extracción de electrones (como el bromuro) en la posición meta dirigen el reordenamiento a la posición orto (71% de producto orto), mientras que los grupos donadores de electrones (como el metoxi), reorganización directa a la posición para (69) % para producto). Además, la presencia de sustituyentes orto conduce exclusivamente a productos de reordenamiento para-sustituidos (reordenamiento en tándem de Claisen y Cope).^[14]​^[15]​^[16]​

 

Si un aldehído o ácido carboxílico ocupa las posiciones orto o para, la cadena lateral alilo desplaza al grupo, liberándolo como monóxido de carbono o dióxido de carbono, respectivamente.^[17]​^[18]​

Transposición de Bellus–Claisen

La transposición de Bellus-Claisen es la reacción de éteres alílicos, aminas y tioéteres con cetenas para formar ésteres, amidas y tioésteres γ, δ-insaturados. Esta transformación fue observada por casualidad por Bellus en 1979 a través de su síntesis de un intermediario clave de un insecticida piretroide. Las cetenas sustituidas con halógeno (R₁, R₂) se usan a menudo en esta reacción por su alta electrofilicidad. Se han desarrollado numerosos métodos reductores para la eliminación de los α-haloésteres, amidas y tioésteres resultantes. Es muy útil como estrategia de expansión de anillos.^[19]​^[20]​^[21]​^[22]​^[23]​

 

Transposición de Eschenmoser–Claisen

La transposición de Eschenmoser-Claisen se lleva a cabo calentando alcoholes alílicos en presencia de N, N-dimetilacetamida dimetil acetal para formar una amida γ, δ-insaturada. Esto fue desarrollado por Albert Eschenmoser en 1964. La principal aplicación de la trnasposición de Eschenmoser-Claisen se usó como un paso clave en la síntesis total de la morfina.^[24]​^[25]​^[26]​

 

Mecanismo^[16]​

 

Transposición de Ireland–Claisen

La transposición de Ireland-Claisen es la reacción de un carboxilato alílico (éster tipo acrilato) con una base fuerte (como la diisopropilamida de litio) para dar un ácido carboxílico γ, δ-insaturado. La transposición se realiza a través del acetal de sililceteno, que se forma atrapando el enolato de litio con clorotrimetilsilano. Al igual que el método de Bellus-Claisen (arriba), la transposición de Ireland-Claisen puede tener lugar a temperatura ambiente y superior. Los acetales de sililcetena configurados con E y Z conducen a productos transpuestos anti y syn, respectivamente. Existen numerosos ejemplos de transposiciones enantioselectivas de Ireland-Claisen que se encuentran en la literatura para incluir reactivos de boro quirales y el uso de auxiliares quirales.^[27]​^[28]​^[29]​^[30]​

 

Transposición de Johnson–Claisen

La transposición de Johnson–Claisen es la reacción de un alcohol alílico con un ortoéster para producir un éster γ, δ-insaturado. Los ácidos débiles, como el ácido propiónico, se han utilizado para catalizar esta reacción. Esta transposición a menudo requiere altas temperaturas (100–200 ° C) y puede tardar entre 10 y 120 horas en completarse. Sin embargo, el calentamiento asistido por microondas en presencia de arcilla KSF o ácido propiónico ha demostrado incrementos dramáticos en la velocidad de reacción y los rendimientos.^[31]​^[32]​^[33]​

 

Mecanismo:^[16]​

 

La transposición de Claisen de aril éteres también se puede realizar como una reacción fotoquímica. Además del producto orto tradicional obtenido en condiciones térmicas (el producto de reordenamiento [3,3]), la variación fotoquímica también da al producto para (producto [3,5]), isómeros alternativos del grupo alilo (por ejemplo, [ 1,3] y [1,5] productos), y la pérdida simple del grupo éter, e incluso pueden reorganizar alquil éteres además de alil éteres. La reacción fotoquímica se produce a través de un proceso gradual de escisión de radicales seguido de formación de enlaces en lugar de una reacción pericíclica concertada, lo que permite la mayor variedad de posibles sustratos e isómeros del producto. Los resultados [1,3] y [1,5] del reordenamiento foto-Claisen son análogos al reordenamiento foto-Fries de los ésteres de arilo y compuestos de acilo relacionados.^[34]​ ^[35]​

Modificaciones heteroatómicas

Transposición Aza–Claisen

Un catión iminio puede servir como uno de los residuos con enlace π en la transposición.^[36]​

 

Oxidación crómica

El cromo puede oxidar los alcoholes alílicos a cetonas α, β-insaturadas en el lado opuesto del enlace insaturado del alcohol. Esto es a través de una reacción hetero-Claisen concertada, aunque existen diferencias mecanicistas ya que el átomo de cromo tiene acceso a d-orbitales que permiten la reacción bajo un conjunto de geometrías menos restringidas.^[37]​^[38]​

 

Transposición de Chen–Mapp

La reacción de Chen-Mapp, también conocida como la transposición [3,3] -fosforimidato o reacción de Staudinger-Claisen, inserta un fosfito en lugar de un alcohol y aprovecha la reducción de Staudinger para convertirlo en una imina. La transposición de Claisen posterior es impulsada por el hecho de que un doble enlace P = O es más energéticamente favorable que un doble enlace P = N.^[39]​

 

Transposición de Overman

La transposición de Overman (llamada así por Larry Overman) es una transposición de Claisen de tricloroacetimidatos alílicos a tricloroacetamidas alílicas.^[40]​^[41]​^[42]​

 

La transposición de Overman es aplicable a la síntesis de compuestos de diamino de vicinol a partir de dioles alílicos 1,2-vicinales.

Transposición de Claisen zwitteriónica

A diferencia de los reordenamientos de Claisen típicos que requieren calentamiento, los reordenamientos de Claisen zwitteriónicos tienen lugar a temperatura ambiente o por debajo de ella. Los iones de acilamonio son altamente selectivos para los enolatos Z en condiciones leves.^[43]​^[44]​

 

Transposición de Claisen biológica

La enzima corismato mutasa (EC 5.4.99.5) cataliza la reorganización de Claisen del corismato a prefenato, un intermediario clave en la ruta biosintética hacia la síntesis de fenilalanina y tirosina.^[45]​

 

Vésase también

• Transposición de Carroll rearrangement
• Transposición de Cope

Referencias

1. Claisen, L. (1912). «Über Umlagerung von Phenol-allyläthern in C-Allyl-phenole». Chemische Berichte 45 (3): 3157-3166. doi:10.1002/cber.19120450348. 
2. Claisen, L.; Tietze, E. (1925). «Über den Mechanismus der Umlagerung der Phenol-allyläther». Chemische Berichte 58 (2): 275. doi:10.1002/cber.19250580207. 
3. Claisen, L.; Tietze, E. (1926). «Über den Mechanismus der Umlagerung der Phenol-allyläther. (2. Mitteilung)». Chemische Berichte 59 (9): 2344. doi:10.1002/cber.19260590927. 
4. Hiersemann, M.; Nubbemeyer, U. (2007) The Claisen Rearrangement. Wiley-VCH. ISBN 3-527-30825-3
5. Rhoads, S. J.; Raulins, N. R. (1975). The Claisen and Cope Rearrangements 22. pp. 1-252. ISBN 978-0471264187. doi:10.1002/0471264180.or022.01. 
6. Ziegler, F. E. (1988). «The thermal, aliphatic Claisen rearrangement». Chem. Rev. 88 (8): 1423-1452. doi:10.1021/cr00090a001. 
7. Wipf, P. (1991). Claisen Rearrangements 5. pp. 827-873. ISBN 978-0-08-052349-1. doi:10.1016/B978-0-08-052349-1.00140-2. 
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9. Francis A. Carey; Richard J. Sundberg (2007). Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms. Springer. pp. 934-935. ISBN 978-0-387-44897-8. 
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11. Claisen, L.; Tietze, E. (1925). «Über den Mechanismus der Umlagerung der Phenol-allyläther». Chemische Berichte 58 (2): 275. doi:10.1002/cber.19250580207. 
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13. White, W. N.; Wolfarth, E. F. (1970). «The o-Claisen rearrangement. VIII. Solvent effects». J. Org. Chem. 35 (7): 2196. doi:10.1021/jo00832a019. 
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