Reacción de Michaelis-Arbuzov - Michaelis–Arbuzov reaction
| Reacción de Michaelis-Arbuzov | |
|---|---|
| Lleva el nombre de |
Agosto Michaelis Aleksandr Arbuzov |
| Tipo de reacción | Reacción de acoplamiento |
| Identificadores | |
| Portal de química orgánica | reacción de arbuzov |
| ID de ontología RSC | RXNO: 0000060 |
La reacción de Michaelis-Arbuzov (también llamada reacción de Arbuzov ) es la reacción química de un éster de fósforo trivalente con un haluro de alquilo para formar una especie de fósforo pentavalente y otro haluro de alquilo. La siguiente imagen muestra los tipos más comunes de sustratos que experimentan la reacción de Arbuzov; Los ésteres de fosfito ( 1 ) reaccionan para formar fosfonatos ( 2 ), los fosfonitos ( 3 ) reaccionan para formar fosfinatos ( 4 ) y los fosfinitos ( 5 ) reaccionan para formar óxidos de fosfina ( 6 ).
La reacción fue descubierta por August Michaelis en 1898 y poco tiempo después, Aleksandr Arbuzov la exploró en profundidad . Esta reacción se usa ampliamente para la síntesis de varios fosfonatos, fosfinatos y óxidos de fosfina . Se han publicado varias revisiones. La reacción también ocurre para ligandos de fosfito coordinados, como lo ilustra la desmetilación de {(C 5 H 5 ) Co [(CH 3 O) 3 P] 3 } 2+ para dar {(C 5 H 5 ) Co [(CH 3 O) 2 PO] 3 } - , que se denomina ligando de Klaui .
Mecanismo de reacción
La reacción de Michaelis-Arbuzov se inicia con el ataque S N 2 de la especie de fósforo nucleofílico ( 1 - fosfito A) con el haluro de alquilo electrofílico ( 2 ) para dar una sal de fosfonio como intermedio ( 3 ). Estos intermedios son ocasionalmente lo suficientemente estables para ser aislados, como los fosfitos de triarilo que no reaccionan para formar el fosfonato sin la ruptura térmica del intermedio (200 ° C) o la ruptura por alcoholes o bases. El anión haluro desplazado normalmente reacciona luego mediante otra reacción S N 2 en uno de los carbonos R 1 , desplazando el átomo de oxígeno para dar el fosfonato deseado ( 4 ) y otro haluro de alquilo ( 5 ). Esto ha sido apoyado por la observación de que los grupos quirales R 1 experimentan una inversión de configuración en el centro de carbono atacado por el anión haluro. Esto es lo que se espera de una reacción S N 2. También existe evidencia de un mecanismo de desalquilación basado en carbocatión similar a una reacción S N 1 , donde el grupo R 1 inicialmente se disocia de la sal de fosfonio seguido por el ataque del anión. Los ésteres de fosfito con grupos haluro de alquilo terciario pueden sufrir la reacción, lo que sería inesperado si solo estuviera funcionando un mecanismo de S N 2. Un apoyo adicional para este mecanismo de tipo S N 1 proviene del uso de la reacción de Arbuzov en la síntesis de haluros de neopentilo , una clase de compuestos que son notoriamente no reactivos frente a las reacciones S N 2. Basado en el principio de reversibilidad microscópica , la naturaleza inerte de los haluros de neopentilo hacia la reacción S N 2 indica que es poco probable que una reacción S N 2 sea el mecanismo para la síntesis de los haluros de neopentilo en esta reacción. Los sustratos que no pueden reaccionar a través de una vía S N 2 o una vía S N 1 generalmente no reaccionan, que incluyen grupos vinilo y arilo . Por ejemplo, los fosfitos de triarilo mencionados anteriormente generalmente no reaccionan porque forman sales de fosfonio estables. Dado que los grupos arilo no se someten a mecanismos de tipo S N 1 y S N 2, los fosfitos de triarilo carecen de una ruta de baja energía para la descomposición de la sal de fosfonio. Un reordenamiento alílico mecanismo ( S N 2` ) también ha sido implicado en alilo y propargilo haluros.
Experimentos estereoquímicas en fosfitos cíclicos han revelado la presencia de ambos pentavalentes fosforanos e intermedios tetravalente de fosfonio en equilibrio químico estar involucrado en la etapa de desalquilación de la reacción usando 31 P RMN . La descomposición de estos intermedios es impulsada principalmente por la nucleofilia del anión. Existen muchos casos en los que las sales de fosfonio intermedias son suficientemente estables como para poder aislarlas cuando el anión es débilmente nucleófilo, tal como con aniones tetrafluoroborato o triflato .
Alcance
Haluro de alquilo
Como pauta general, la reactividad del componente de haluro orgánico se puede enumerar de la siguiente manera: (de más reactivo a menos reactivo)
y
En general, los haluros de alquilo terciario, los haluros de arilo y los haluros de vinilo no reaccionan. Existen notables excepciones a esta tendencia, incluidos los haluros de 1,2-dicloroeteno y tritilo . Se sabe que algunos haluros de arilo activados, que a menudo involucran heterociclos, experimentan la reacción. Se sabe que el yodobenceno y los derivados sustituidos experimentan la reacción en condiciones fotolíticas. Los haluros de alquilo secundarios a menudo no reaccionan bien y producen alquenos como subproductos. Los haluros de alilo y propargilo también son reactivos, pero pueden proceder a través de un mecanismo S N 2 o S N 2 '. La reacción con haluros de alquilo primarios y haluros de acilo generalmente transcurre sin problemas. Curiosamente, el tetracloruro de carbono solo experimenta la reacción una sola vez, siendo el cloroformo inerte a las condiciones de reacción. Cuando se encuentra un átomo de haluro en la cadena de éster del átomo de fósforo, se conoce la isomerización al producto Arbuzov correspondiente sin la adición de un haluro de alquilo.
La reacción de Perkow es una vía de reacción competitiva para las α-bromo y las α-clorocetonas. En las condiciones de reacción se produce una mezcla del producto Perkow y el producto Arbuzov normal, que normalmente favorece al producto Perkow en una cantidad significativa. El uso de temperaturas más altas durante la reacción puede favorecer el producto Arbuzov. La reacción de las α-yodocetonas da solo el producto Arbuzov. Se han desarrollado otros métodos de producción de β-cetofosfonatos.
La reacción de compuestos de fósforo trivalente con fluoruros de alquilo es anormal. A continuación se muestra un ejemplo de esta reactividad.
Reactante de fósforo
La forma general del reactivo de fósforo trivalente se puede considerar como sigue: siendo A y B generalmente grupos alquilo, alcoxi o ariloxi. Aceptor de electrones grupos son conocidos para ralentizar la velocidad de la reacción, con grupos donadores de electrones el aumento de la velocidad de la reacción. Esto es consistente con el ataque inicial del reactivo de fósforo sobre el haluro de alquilo como el paso determinante de la velocidad de la reacción. La reacción procede sin problemas cuando el grupo R es alifático. Cuando todos A, B y R son grupos arilo, se forma una sal de fosfonio estable y la reacción no prosigue en condiciones normales. Se sabe que el calentamiento a temperaturas más altas en presencia de alcoholes da el producto de isomerización. Los fosfitos cíclicos generalmente reaccionan para expulsar el grupo OR no cíclico, aunque para algunos anillos de 5 miembros se requiere un calentamiento adicional para producir el producto cíclico final.
Las sales de fosfito (Ej .: R = Na) también pueden experimentar la reacción con precipitación de la correspondiente sal de haluro de Na. Los amidofosfitos y sililoxifosfitos se han utilizado antes para producir amidofosfonatos y ácidos fosfínicos.
Un reordenamiento de tipo Arbuzov también puede ocurrir cuando el O de un grupo OR actúa como el grupo saliente en el ataque inicial S N 2 del fósforo. Esto solo se sabe que ocurre cuando A y B son Cl.
Los ésteres de fosfito son la clase de reactivos menos reactivos que se utilizan en esta reacción. Reaccionan para producir fosfonatos. Requieren el mayor calentamiento para que ocurra la reacción (120 ° C - 160 ° C es común). Esta alta temperatura permite emplear destilación fraccionada en la eliminación del haluro de alquilo producido, aunque también se puede usar un exceso del haluro de alquilo de partida. A menudo, no se utilizan disolventes para esta reacción, aunque existe un precedente para la mejora de la selectividad con su uso.
Los fosfonitos son generalmente más reactivos que los ésteres de fosfito. Reaccionan para producir fosfinatos. También se requiere calentamiento para la reacción, pero la pirólisis del éster a un ácido es una reacción secundaria común. La escasa disponibilidad de fosfonitos sustituidos limita el uso de esta clase de reactivo en la reacción de Arbuzov. Los grupos funcionales hidroxi , tiol , ácido carboxílico , amina primaria y secundaria no pueden usarse con fosfonitos en la reacción ya que todos reaccionan con el fosfonito.
Las fosfinitas son la clase de reactivos más reactivos utilizados en esta reacción. Reaccionan para producir óxidos de fosfina. A menudo requieren muy poco calentamiento (45 ° C) para que se produzca la reacción y se sabe que se autoisomerizan sin la presencia de haluros de alquilo.
Ver también
Referencias
enlaces externos
- Ford-Moore, AH; Perry, BJ Organic Syntheses , Coll. Vol. 4, pág. 325 (1963); Vol. 31, pág. 33 (1951). ( Artículo )
- Davidsen, SK; Phllips, GW; Martin, SF Organic Syntheses , Coll. Vol. 8, pág. 451 (1993); Vol. 65, pág. 119 (1987). ( Artículo )
- Enders, D .; von Berg, S .; Jandeleit, B. Organic Syntheses , Coll. Vol. 10, pág. 289 (2004); Vol. 78, pág. 169 (2002). ( Artículo )