Alquinilación

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La alquinilación es una reacción de adición en la síntesis orgánica donde un alquino terminal se agrega a un grupo carbonilo para formar un alcohol α - alquinílico.[1]​[2]​ Cuando el acetiluro se forma a partir del acetileno, la reacción da un alcohol α- etinílico. Este proceso a menudo se conoce como etinilación. Tal proceso a menudo involucra intermediarios de acetiluro metálico.

Alcance[editar]

La principal reacción de interés consiste en la adición del acetileno a una cetona o aldehído:

RCOR '+ HC≡CR "→ RR'C (OH) C≡CR"

La reacción procede con la retención del triple enlace. Para los aldehídos y las cetonas asimétricas, el producto es quiral, por lo que hay interés en las variantes asimétricas. Estas reacciones invariablemente involucran intermedios metal-acetiluro.

Esta reacción fue descubierta por el químico John Ulric Nef en 1899 mientras experimentaba con reacciones de sodio elemental, fenilacetileno y acetofenona.[3]​[4]​ Por esta razón, la reacción a veces se denomina síntesis de Nef. A veces, a esta reacción se le llama erróneamente reacción de Nef, un nombre que se usa con más frecuencia para describir una reacción diferente (ver reacción de Nef).[1]​[3]​[5]​ El químico Walter Reppe acuñó el término etinilación durante su trabajo con compuestos de acetileno y carbonilo.[6]​

En la siguiente reacción, el protón alquino del propiolato de etilo se desprotona por n- butillitio a -78 °C para formar el propiotolato de litio etílico al que se agrega ciclopentanona formando un alcóxido de litio. Se agrega ácido acético para eliminar el litio y liberar el alcohol libre.[7]​

Reacción del propiolato de etilo con n-butillitio para formar el acetiluro de litio.

Modificaciones[editar]

Se conocen varias modificaciones de las reacciones de la alquinilación:

Variantes catalíticas[editar]

Las alquinilaciones, incluida la variedad asimétrica, se han desarrollado como reacciones catalizadas por metales.[11]​[1]​

Usos[editar]

La alquinilación encuentra uso en la síntesis de productos farmacéuticos, particularmente en la preparación de hormonas esteroides.[12]​ Por ejemplo, la etinilación de 17-cetosteroides produce importantes medicamentos anticonceptivos conocidos como progestinas. Los ejemplos incluyen drogas como noretisterona, etisterona, y linestrenol.[13]​ La hidrogenación de estos compuestos produce esteroides anabólicos con biodisponibilidad oral, como la noretandrolona.[14]​

La alquinilación se utiliza para preparar productos químicos básicos como el alcohol propargílico,[1]​[15]​ butinodiol, 2-metilbut-3-in-2-ol (un precursor de isoprenos como la vitamina A), 3-hexino-2,5- diol (un precursor de Furaneol),[16]​ y 2-metil-2-hepten-6-ona (un precursor de Linalool).

Condiciones de reacción[editar]

Para las reacciones estequiométricas que implican metal alcalino o acetiluros alcalinotérreos, trabajo en marcha para la reacción requiere la liberación del alcohol. Para lograr esta hidrólisis, a menudo se emplean ácidos acuosos.[7]​[17]​

RR'C(ONa)C≡CR" + CH3COOH → RR'C(OH)C≡CR" + CH3COONa

Los disolventes comunes para la reacción incluyen éteres, acetales, dimetilformamida,[1]​ y dimetilsulfóxido.[18]​

Variaciones[editar]

Reactivos de Grignard[editar]

Se pueden usar reactivos de Grignard de acetileno o alquinos para realizar alquinilaciones en compuestos que son susceptibles de reacciones de polimerización a través de intermedios de enolato. Sin embargo, al sustituir los acetiluros de sodio o potasio con litio se obtienen resultados similares, lo que a menudo brinda a esta ruta poca ventaja sobre la reacción convencional.[1]​

Reacción de Favorskii[editar]

La reacción de Favorskii es un conjunto alternativo de condiciones de reacción, que implica la reacción previa del acetileno con un hidróxido de metal alcalino tal como KOH.[1]​ La reacción procede a través de equilibrios, haciendo que la reacción sea reversible:

  1. HC≡CH + KOH está en equilibrio con HC≡CK + H2O
  2. RR'C=O + HC≡CK está en equilibrio con RR'C(OK)C≡CH

Para superar esta reversibilidad, la reacción a menudo usa un exceso de base para atrapar el agua como hidratos.[1]​

Química de Reppe[editar]

El químico Walter Reppe fue pionero en la etinilación catalítica a escala industrial utilizando acetileno con metal alcalino y acetiluros de cobre (I):[1]​

Estas reacciones se utilizan para fabricar alcohol propargílico y butinodiol.[15]​ Los acetiluros de metales alcalinos, que a menudo son más efectivos para las adiciones de cetonas, se usan para producir 2-metil-3-butin-2-ol a partir de acetileno y acetona.

Véase también[editar]

Reacciones de acoplamiento de alquinos[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ a b c d e f g h i Viehe, Heinz Günter (1969). Chemistry of acetylenes. New York : M. Dekker. p. 19. 
  2. ↑ Kutepow, Nikolaus von (1972). «Chemistry of acetylenes. Von H. G. Viehe. Marcel Dekker Inc., New York 1969. 1. Aufl., XV, 1298 S., zahlr. Tab. u. Formeln, geb. $ 59.50». Angewandte Chemie (en inglés) 84 (8): 367-367. ISSN 1521-3757. doi:10.1002/ange.19720840843. 
  3. ↑ a b Wolfrom, Melville L. (1960). «John Ulric Nef: 1862—1915». Biographical Memoirs (1st edición). Washington, DC: National Academy of Sciences. p. 218. Consultado el 24 de febrero de 2016. 
  4. ↑ Nef, J. V. (1 de enero de 1899). «Ueber das Phenylacetylen, seine Salze und seine Halogensubstitutionsproducte». Justus Liebigs Annalen der Chemie 308 (3): 264-328. ISSN 0075-4617. doi:10.1002/jlac.18993080303. 
  5. ↑ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007). «Chapter 16. Addition to Carbon–Hetero Multiple Bonds». March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th edición). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. pp. 1359–1360. ISBN 9780471720911. doi:10.1002/9780470084960.ch16. 
  6. ↑ Viehe, Heinz Günter (1969). Chemistry of acetylenes. New York : M. Dekker. p. 169. 
  7. ↑ a b Midland, M. Mark; Tramontano, Alfonso; Cable, John R. (1 de enero de 1980). «Synthesis of alkyl 4-hydroxy-2-alkynoates». The Journal of Organic Chemistry 45 (1): 28-29. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo01289a006. 
  8. ↑ Jones, E. R. H.; Eglinton, Geoffrey; Whiting, M. C.; Shaw, B. L. (1954). «Ethoxyacetylene». Organic Syntheses (en inglés) 34: 46. ISSN 0078-6209. doi:10.15227/orgsyn.034.0046. 
  9. ↑ a b Wang, ed. (2009). «Arens-van Dorp Reaction (Isler Modification)». Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents (1st edición). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. ISBN 9780471704508. doi:10.1002/9780470638859.conrr023. 
  10. ↑ Van Dorp, D. a.; Arens, J. F. (1947-08). «Synthesis of Vitamin A Aldehyde». Nature (en inglés) 160 (4058): 189-189. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/160189a0. 
  11. ↑ Trost, Barry M.; Weiss, Andrew H. (2009). «The enantioselective addition of alkyne nucleophiles to carbonyl groups». Advanced Synthesis & Catalysis 351: 963-983. PMC 3864370. doi:10.1002/adsc.200800776. 
  12. ↑ Sandow, Jürgen; Scheiffele, Ekkehard; Haring, Michael; Neef, Günter; Prezewowsky, Klaus; Stache, Ulrich (2000). «Hormones». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a13_089. 
  13. ↑ Sondheimer, Franz; Rosenkranz, G.; Miramontes, L.; Djerassi, Carl (1954). «Steroids. LIV. Synthesis of 19-Nor-17α-ethynyltestosterone and 19-Nor-17α-methyltestosterone». Journal of the American Chemical Society 76 (16): 4092-4094. doi:10.1021/ja01645a010. 
  14. ↑ Hershberg, E. B.; Oliveto, Eugene P.; Gerold, Corinne; Johnson, Lois (1951). «Selective Reduction and Hydrogenation of Unsaturated Steroids». Journal of the American Chemical Society 73 (11): 5073-5076. doi:10.1021/ja01155a015. 
  15. ↑ a b Pässler, Peter; Hefner, Werner; Buckl, Klaus; Meinass, Helmut; Meiswinkel, Andreas; Wernicke, Hans-Jürgen; Ebersberg, Günter; Müller, Richard et al. (2008). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (en inglés). American Cancer Society. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a01_097.pub3. 
  16. ↑ Fahlbusch, Karl-Georg; Hammerschmidt, Franz-Josef; Panten, Johannes; Pickenhagen, Wilhelm; Schatkowski, Dietmar; Bauer, Kurt; Garbe, Dorothea; Surburg, Horst (2003). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (en inglés). American Cancer Society. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a11_141. 
  17. ↑ Coffman, Donald D. (1940). «Dimethylethhynylcarbinol». Organic Syntheses 40: 20. doi:10.15227/orgsyn.020.0040. 
  18. ↑ Sobenina, L. N.; Tomilin, D. N.; Petrova, O. V.; Mikhaleva, A. I.; Trofimov, B. A. (1 de marzo de 2013). «Synthesis of secondary propargyl alcohols from aromatic and heteroaromatic aldehydes and acetylene in the system KOH-H2O-DMSO». Russian Journal of Organic Chemistry (en inglés) 49 (3): 356-359. ISSN 1608-3393. doi:10.1134/S107042801303007X. 
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