La reacción de transposición de Claisen, descubierta por Rainer Ludwig Claisen en 1912, es una reacción química que forma enlaces carbono-carbono de manera eficiente. Esta reacción no debe confundirse con la condensación de Claisen, que es un proceso diferente. La transposición de Claisen implica el calentamiento de un éter alílico vinílico, lo que inicia un reordenamiento sigmatrópico [3,3] para dar como resultado un compuesto carbonílico γ,δ-insaturado.
Mecanismo de la Reacción de Transposición de Claisen
La transposición de Claisen es un ejemplo temprano de un reordenamiento sigmatrópico [3,3]. Se trata de una reacción concertada (rotura y formación de enlaces simultánea) y pericíclica. Las reglas de Woodward-Hoffmann indican un camino de reacción suprafacial y estereoespecífico. La cinética es de primer orden y la transformación completa se produce a través de un estado de transición cíclico altamente ordenado, siendo una reacción intramolecular. Experimentos de cruce han descartado la posibilidad de que el reordenamiento ocurra a través de un mecanismo de reacción intermolecular, apoyando un proceso intramolecular.
Se observan efectos notables del solvente en la transposición de Claisen. Los solventes polares tienden a acelerar la reacción en mayor medida. Los solventes con capacidad de formar enlaces de hidrógeno exhiben las constantes de velocidad más altas. Por ejemplo, mezclas de solventes de etanol/agua producen constantes de velocidad 10 veces más altas que el sulfolano. Los reactivos organoaluminio trivalentes, como el trimetilaluminio, han demostrado acelerar esta reacción.
Variantes de la Reacción de Transposición de Claisen
La transposición de Claisen tiene varias variantes, cada una con sus propias características y aplicaciones específicas. Algunas de las variantes más notables incluyen:
Transposición de Bellus-Claisen
La transposición de Bellus-Claisen es la reacción de éteres, aminas y tioéteres alílicos con cetenas para generar ésteres, amidas y tioésteres γ,δ-insaturados. Esta transformación fue observada por Bellus en 1979 durante la síntesis de un intermedio clave para un insecticida, el piretroide. Las cetenas halogenadas (R1, R2) se usan a menudo en esta reacción debido a su alta electrofilicidad. Se han desarrollado numerosos métodos reductivos para la eliminación de los α-haloésteres, amidas y tioésteres resultantes. La transposición de Bellus-Claisen ofrece a los químicos sintéticos una oportunidad única para estrategias de expansión de anillos.
Transposición de Eschenmoser-Claisen
La transposición de Eschenmoser-Claisen se lleva a cabo calentando alcoholes alílicos en presencia de N,N-dimetil-acetamida dimetil acetal para formar amidas γ,δ-insaturadas. Fue desarrollada por Albert Eschenmoser en 196La transposición de Eschenmoser-Claisen fue un paso clave en la síntesis total de la morfina.
Transposición de Ireland-Claisen
La transposición de Ireland-Claisen es la reacción de un carboxilato alílico con una base fuerte (como el diisopropilamida de litio) para dar un ácido carboxílico γ,δ-insaturado. El reordenamiento se produce a través de un acetal de sililquetena, que se forma atrapando el enolato de litio con clorotrimetilsilano. Al igual que la transposición de Bellus-Claisen, la transposición de Ireland-Claisen puede ocurrir a temperatura ambiente y por encima. Los acetales de sililquetena con configuración E y Z conducen a productos reordenados anti y sin, respectivamente. Existen numerosos ejemplos de transposiciones de Ireland-Claisen enantioselectivas en la literatura, que incluyen reactivos de boro quirales y el uso de auxiliares quirales.
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 temperaturas altas (100 a 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 aumentos dramáticos en la velocidad de reacción y los rendimientos.
Transposición Foto-Claisen
La transposición foto-Claisen está estrechamente relacionada con la transposición foto-Fries, que procede a través de un mecanismo radical similar. Los éteres aromáticos sufren la transposición foto-Claisen, mientras que la transposición foto-Fries utiliza ésteres aromáticos.
Hetero-Claisen
Existen también variantes de la transposición de Claisen que involucran heteroátomos.
Aza-Claisen
Un iminio puede servir como una de las unidades pi-enlazadas en el reordenamiento.
Oxidación con Cromo
El cromo puede oxidar alcoholes alílicos a cetonas α,β-insaturadas en el lado opuesto del enlace insaturado con respecto al alcohol. Esto se produce a través de una reacción hetero-Claisen concertada, aunque existen diferencias mecanísticas ya que el átomo de cromo tiene acceso a orbitales d, lo que permite la reacción bajo un conjunto de geometrías menos restringido.
Reacción de Chen-Mapp
La reacción de Chen-Mapp, también conocida como reordenamiento [3,3]-fosforimidato o reacción de Staudinger-Claisen, instala un fosfito en lugar de un alcohol y aprovecha la reducción de Staudinger para convertirlo en una imina. La transposición de Claisen posterior está impulsada por el hecho de que un enlace doble P=O es energéticamente más favorable que un enlace doble P=N.
Transposición de Overman
La transposición de Overman (llamada así por Larry Overman) es una transposición de Claisen de tricloroacetimidatos alílicos a tricloroacetamidas alílicas. La transposición de Overman es aplicable a la síntesis de compuestos diamino vicinales a partir de dioles alílicos 1,2 vicinales.
Transposición de Claisen Zwitteriónica
A diferencia de las transposiciones de Claisen típicas que requieren calentamiento, las transposiciones de Claisen zwitteriónicas se llevan a cabo a temperatura ambiente o por debajo. Los iones de acilamonio son altamente selectivos para los enolatos Z en condiciones suaves.
Aplicaciones de la Reacción de Transposición de Claisen
La transposición de Claisen y sus variantes son herramientas versátiles en síntesis orgánica, con aplicaciones en la construcción de una amplia gama de estructuras moleculares. Algunos ejemplos notables incluyen:
- Síntesis de productos naturales : La transposición de Claisen se ha utilizado ampliamente en la síntesis de productos naturales complejos, como prostaglandinas, terpenos y alcaloides.
- Química medicinal : La transposición de Claisen ha permitido el desarrollo de nuevos fármacos y compuestos bioactivos.
- Química de materiales : La transposición de Claisen se ha utilizado para sintetizar polímeros y materiales con propiedades especiales.
Conclusión
La reacción de transposición de Claisen es una reacción química fundamental en la química orgánica. Su versatilidad, eficiencia y capacidad para formar enlaces carbono-carbono de manera eficiente la han convertido en una herramienta invaluable en la síntesis orgánica. La comprensión del mecanismo de reacción y sus variantes permite a los químicos diseñar y ejecutar estrategias sintéticas innovadoras para la creación de nuevas moléculas y materiales.
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