Halohidrina

En química orgánica, una halohidrina (también un haloalcohol o β-haloalcohol ) es un grupo funcional en el que un halógeno y un hidroxilo están unidos a átomos de carbono adyacentes , que de otro modo solo tendrían hidrógeno o grupos hidrocarbilo (p. ej., 2-cloroetanol , 3-cloropropano-1,2-diol ). ^{[ 1 ]} El término solo se aplica a motivos saturados, ya que compuestos como el 2-clorofenol normalmente no se considerarían halohidrinas. Megatoneladas de algunas clorohidrinas, p. ej., clorohidrina de propileno , se producen anualmente como precursores de polímeros.

Las halohidrinas se pueden clasificar como clorohidrinas, bromohidrinas, fluorohidrinas o yodohidrinas, dependiendo del halógeno presente.

Las halohidrinas se preparan generalmente mediante el tratamiento de un alqueno con un halógeno, en presencia de agua. La reacción es una forma de adición electrofílica , donde el halógeno actúa como electrófilo. ^{[ 2 ]} En ese sentido, se asemeja a la reacción de adición de halógeno y procede con adición anti , dejando los grupos X y OH recién añadidos en configuración trans . La ecuación química para la conversión de etileno a clorohidrina de etileno es:

H ₂ C = CH ₂ + Cl ₂ + H ₂ O → HO-CH ₂ -CH ₂ -Cl + HCl

Cuando se desea realizar la bromación, la N -bromosuccinimida (NBS) puede ser preferible al bromo porque se producen menos subproductos.

Las halohidrinas también pueden prepararse a partir de la reacción de un epóxido con un ácido hidrácido , ^{[ 3 ]} o un haluro metálico. ^{[ 4 ]}

Esta reacción se produce a escala industrial para la obtención de precursores de clorohidrina para dos epóxidos importantes: epiclorhidrina y óxido de propileno . En el pasado, el 2-cloroetanol se producía a gran escala como precursor del óxido de etileno , pero este último ahora se prepara mediante la oxidación directa del etileno. ^{[ 5 ]}

Los ácidos 2-clorocarboxílicos pueden reducirse con hidruro de litio y aluminio a 2-cloroalcoholes. Los ácidos 2-clorocarboxílicos necesarios se obtienen de diversas maneras, incluyendo la halogenación de Hell-Volhard-Zelinsky . El ácido 2-cloropropiónico se produce por cloración de cloruro de propionilo seguida de hidrólisis del cloruro de 2-cloropropionilo. El ácido ( S )-2-cloropropiónico enantioméricamente puro y varios compuestos relacionados pueden prepararse a partir de aminoácidos mediante diazotización . ^{[ 6 ]}

En presencia de una base, las halohidrinas experimentan una reacción interna _SN2 para formar epóxidos . Industrialmente, la base es el hidróxido de calcio , mientras que en el laboratorio se suele utilizar hidróxido de potasio.

Esta reacción es la inversa de la reacción de formación a partir de un epóxido y puede considerarse una variante de la síntesis de éteres de Williamson . La mayor parte del suministro mundial de óxido de propileno proviene de esta ruta. ^{[ 7 ]}

Este tipo de reacciones pueden constituir la base de procesos más complejos; por ejemplo, la formación de epóxidos es uno de los pasos clave en la reacción de Darzens .

Compuestos como el 2,2,2-tricloroetanol , que contienen múltiples halógenos geminales adyacentes a un grupo hidroxilo, pueden considerarse halohidrinas (aunque, estrictamente hablando, no cumplen con la definición de la IUPAC ) debido a su química similar. En particular, también experimentan ciclación intramolecular para formar grupos dihaloepoxi. Estas especies son altamente reactivas y sintéticamente útiles, constituyendo la base de las reacciones de Jocic-Reeve , Bargellini y Corey-Link . ^{[ 8 ]}

Como ocurre con cualquier grupo funcional, los riesgos de las halohidrinas son difíciles de generalizar, ya que pueden formar parte de una serie casi ilimitada de compuestos, cada uno con una farmacología diferente. En general, los compuestos más simples de bajo peso molecular suelen ser tóxicos y carcinogénicos (p. ej., 2-cloroetanol , 3-MCPD ) debido a su actividad alquilante . Esta reactividad puede aprovecharse, por ejemplo, en el fármaco anticancerígeno mitobronitol . Existen varios corticosteroides sintéticos que contienen un motivo de fluorohidrina ( triamcinolona , ​​dexametasona ).

A pesar de sus nombres bastante sugerentes, la epiclorhidrina y la clorhidrina sulfúrica no son halohidrinas, aunque la primera se produce con mayor frecuencia utilizando un intermediario de clorhidrina.

• Cianohidrina