La reacción de Wittig del es una reacción química de un aldehino o de la cetona con un ylide trifenílico del fosfonio (a menudo llamado un reactivo de Wittig del ) para dar un alqueno y el óxido de la trifetilfosfina.

La reacción de Wittig fue descubierta en el 1954 por el Jorge Wittig, para el cual le concedieron el Premio Nobel Del en la química en el 1979 . Es ampliamente utilizada en la síntesis orgánica para la preparación de alquenos. No debe ser confundida con el cambio de Wittig.

Las reacciones de Wittig son las más de uso general juntar los aldehinos y las cetonas al solo substituido Ylides de la fosfina con los ylides simples esto dan lugar casi exclusivamente al producto del Z-alqueno . Para obtener el E-alqueno, la modificación de Schlosser de la reacción de Wittig puede ser realizada.

Mecanismo de la reacción

Mecanismo clásico

El bulto estérico del 1 de Ylide influencia el resultado stereochemical de la adición nucleofílica para dar un predominio del 3 de la betaína . la rotación en enlace del Carbón-carbón da a de la betaína 4, que entonces forma el 5 del oxaphosphatane. La eliminación da a deseado del Z-alqueno 7 del óxido de la trifetilfosfina de y 6 . Con los reactivo simples de Wittig, el primer paso ocurre fácilmente con los aldehinos y las cetonas y la descomposición de la betaína (formar el 5 ) es el paso de Tarifa-determinación . No obstante con el los ylides estabilizados (donde R₁ estabiliza la carga negativa) el primer paso son el paso más lento, así que el índice total de formación alquena disminuye y una proporción más grande del producto alqueno es el E-isómero . Esto también explica porqué los reactivo estabilizados no pueden reaccionar bien con las cetonas sterically obstaculizadas .

Recientes desarrollos

La investigación reciente ha demostrado que el mecanismo de la reacción presentado arriba no explica todos los resultados experimentales. Los estudios mecánicos se han hecho sobre todo en ylides unstablilized, porque los intermedios se pueden seguir por la espectroscopia NMR. La existencia y la interconversión de la betaína ( 3a y 3b ) todavía está bajo el discusión y tema de la investigación en curso. Hay evidencia de que el 1 de los ylides del fosfonio puede reaccionar con el 2 de los compuestos de carbonyl vía un ² del ² s/π del π un Cycloaddition para formar directo el 4a de los oxaphosphatanes y el 4b . La estereoquímica del 5 del producto es debido a la adición del 1 del ylide al 2 del carbonyl y a la capacidad de los intermedios al equilibrear . Maryanoff y otros identificó la edición sobre el equilibrio de los intermedios de Wittig y llamó el " de proceso; drift" stereochemical;. Durante muchos años, la estereoquímica de la reacción de Wittig, en términos de formación del enlace del carbón-carbón, había sido asumida para corresponder directo con la estereoquímica de Z/E de los productos alquenos. Sin embargo, ciertos reactivo no siguen este patrón simple. Las sales del litio pueden también ejercer un efecto profundo sobre el resultado stereochemical.

Hay diferencias distintas en los mecanismos los aldehinos aromáticos alifáticos del y y los ylides alifáticos aromáticos del fosfonio de y . El y otros de Vedejs ha proporcionado evidencia que la reacción de Wittig de los aldehinos no ramificado bajo condiciones litio-sal-libres no equilibrea y está por lo tanto bajo control de reacción cinético . Vedejs ha presentado una teoría para explicar la estereoselectividad de las reacciones estabilizadas e inestabilizadas de Wittig.

Reactivo de Wittig

Preparación de ylides simples

El reactivo de Wittig se prepara generalmente de una sal del fosfonio, que alternadamente es hecha por la reacción de la trifetilfosfina con un haluro alkílico . Para formar el reactivo de Wittig (ylide), la sal del fosfonio se suspende en un solvente tal como éter dietílico o se agrega el THF y una base fuerte tal como Phenyllithium o N-butyllithium .

Ph₃P⁺− CH₂− R X⁻ + → Ph₃P=CH&minus C₄H₉Li ; R+ LiX + C₄H₁₀

El ylide más simple usado es el methylenetriphenylphosphorane (Ph₃P⁺− C⁻ H₂), y éste es también la base de una síntesis alternativa de los reactivo de Wittig. Los ylides substituidos se pueden hacer por la alcohilación de Ph₃P=CH₂ con un haluro alkílico R&minus primario; CH₂− X, producir una sal substituida del fosfonio:

Ph₃P=CH₂ + → Ph₃P⁺&minus R-CH₂-X ; CH₂− CH₂− R X⁻

cuál puede ser deprotonated con C₄H₉Li para hacer Ph₃P=CH− CH₂− R.

Reactivo estabilizados de Wittig

Éstos contienen a grupos que pueden estabilizar la carga negativa Carbanion - como el carbón, por ejemplo Ph₃P=CH− COOR, Ph₃P=CH− pH . Éstos son menos reactivos que ylides simples, y así que no pueden generalmente reaccionar con las cetonas, haciendo necesario el uso de la reacción de Horner-Wadsworth-Emmons como alternativa. Pueden ser preparadas de las sales del fosfonio usar bases más débiles que butyllithium tal como alcóxidos y (en algunos casos) hidróxido de sodio . Dan lugar generalmente a un producto del E-alqueno cuando reaccionan, algo que el Z-alqueno más generalmente.

Estructura del ylide

El reactivo de Wittig se puede escribir en la forma del phosphorane (la representación más familiar) o la forma del ylide :

Sin embargo la resonancia del phosphorane requiere la extensión del octeto en el fósforo. Este Hypervalency no puede (todavía) se explique bien en términos de teoría estándar de la vinculación, y esta resonancia es algo menos favorecida que el traslapo más familiar de los p-p considerado en compuestos π-consolidados como los alquenos o iminas esto significa que la forma del ylide es un contribuidor significativo, y el carbón es absolutamente el nucleofílico.

Alcance y limitaciones

La reacción de Wittig se ha convertido en un método popular para la síntesis alquena exacto debido a su aplicabilidad amplia. Desemejante de reacciones de la eliminación (tales como deshidrohalogenación de los haluros alkílicos, que producen las mezclas de alqueno Regioisomers determinó por la regla de Zaitsev, la reacción de Wittig forma el enlace doble en una posición sin ambigüedad.

Una variedad grande de las cetonas y los aldehinos son eficaces en la reacción, aunque los derivados del ácido carboxílico tales como ésteres no pueden reaccionar provechosamente. Así los alquenos mono, de los di- y trisubstituted se pueden todos preparar en la buena producción en la mayoría de los casos. El compuesto del carbonyl puede tolerar varios grupos tales como OH, O, el aromático nitro e incluso los grupos del éster. Puede haber un problema con las cetonas sterically obstaculizadas, donde la reacción puede ser lenta y dar los pobres producciones, particularmente con los ylides estabilizados, y en tales casos a la reacción (HWE) de Horner-Wadsworth-Emmons (usar los ésteres del phosphonate) es preferred. Otra limitación divulgada es la naturaleza a menudo inestable de los aldehinos que pueden oxidar, polimerizarse o descomponerse. En una reacción supuesta de la interceptación de la oxidación-Wittig del del uno-pote el aldehino es el formado in situ por la oxidación del alcohol correspondiente

Según lo mencionado anteriormente, el reactivo sí mismo de Wittig se deriva generalmente de un haluro alkílico primario, porque con la mayoría de los haluros secundarios la sal del fosfonio se forma en la producción de los pobres. Esto significa que la mayoría de los alquenos tetrasubstituted son hechos mejor por otros medios. Sin embargo el reactivo de Wittig puede tolerar muchas otras variantes. Puede contener los alquenos y los anillos aromáticos y él son compatibles con los éteres e incluso los grupos del éster . Incluso C=O y los grupos de Nitril pueden estar presentes si conjugados con el ylide- éstos son los ylides estabilizados mencionados anteriormente. El Bis-ylides (que contiene dos enlaces de P=C) también se ha hecho y se ha utilizado con éxito.

Una limitación se relaciona con la estereoquímica del producto. Con los ylides simples, el producto es generalmente principalmente el Z-isómero, aunque una poca cantidad del E-isómero a menudo se forme también esto sea particularmente verdad cuando se utilizan las cetonas. Si la reacción se realiza en el DMF en presencia LiI o de NaI, el producto es casi exclusivamente el Z-isómero. Si el E-isómero es el producto deseado, la modificación de Schlosser puede ser utilizada. Con los ylides estabilizados el producto es principalmente el E-isómero, y este mismo isómero es también generalmente con la reacción de HWE.

La modificación de Schlosser

La limitación principal de la reacción tradicional de Wittig es que la reacción va principalmente vía el intermedio de la betaína de Erythro, que lleva al Z-alqueno . Sin embargo el Schlosser y Christmann encontró que la betaína del erythro se puede convertir a la betaína de Threo usar el Phenyllithium en la baja temperatura (que forma una betaína) seguida por el ácido clorhídrico . Sobre workup esto lleva al producto del E-alqueno como se muestra. Yamamoto encontraron que la utilidad se puede ampliar a una síntesis de Stereoselective de los alcoholes allylic, por la reacción del ylid de la betaína con un segundo aldehino. Por ejemplo:

style=" del

Ejemplos del uso

Debido a su confiabilidad y aplicabilidad amplia, la reacción de Wittig se ha convertido en una herramienta estándar para los químicos orgánicos sintéticos.

El uso más popular de la reacción de Wittig está para la introducción de un grupo del metileno usar el methylenetriphenylphosphorane (Ph₃P=CH₂). En el ejemplo demostrado, incluso una cetona sterically obstaculizada tal como alcanfor se puede convertir con éxito a su derivado del metileno calentando con el tert-butóxido del bromuro del methyltriphenylphosphonium y del potasio, que generan el in situ el reactivo de Wittig. En otro ejemplo, el phosphorane se produce usar la amida del sodio como base, y éste convierte con éxito el aldehino demostrado en el alqueno I en la producción del 62%. La reacción se realiza en el frío THF, y el sensible nitro, Azo y Phenoxide agrupa todo sobrevive intacto. El producto se puede utilizar para incorporar un fotoestabilizador en un polímero, para proteger el polímero contra daño por la radiación UV.

Otro ejemplo de su uso está en la síntesis del éster metílico del leukotriene A . El primer paso utiliza un ylide estabilizado, donde el grupo de carbonyl se conjuga con el ylid que previene la condensación del uno mismo, aunque inesperado ésta dé principalmente a el producto cis de . La segunda reacción de Wittig utiliza un reactivo no estabilizado de Wittig, y como esperado éste da principalmente a el producto cis de . Observar que el epóxido y los grupos funcionales del éster sobreviven intacto.

El Methoxymethylenetriphenylphosphine es un reactivo de Wittig para la homologación de aldehinos.

Ver también

Reactivo de Corey-Chaykovsky
Reacción de Horner-Wadsworth-Emmons
Olefination de Julia-Lythgoe
Peterson olefination
Reactivo de Tebbe
Química organofosforosa
Reacción de la homologación

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