Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Reordenamiento de Curtius

El reordenamiento de Curtius (o reacción de Curtius o degradación de Curtius ), definido por primera vez por Theodor Curtius en 1885, es la descomposición térmica de una azida d...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

El reordenamiento de Curtius (o reacción de Curtius o degradación de Curtius ), definido por primera vez por Theodor Curtius en 1885, es la descomposición térmica de una azida de acilo a un isocianato con pérdida de nitrógeno gaseoso. [ 1 ] [ 2 ] El isocianato sufre luego el ataque de diversos nucleófilos como agua, alcoholes y aminas , para producir una amina primaria, un carbamato o un derivado de urea , respectivamente. [ 3 ] Se han publicado varias revisiones. [ 4 ] [ 5 ]

Esquema resumido del reordenamiento de Curtius
Esquema resumido del reordenamiento de Curtius

Mecanismo de reacción

Se creía que el reordenamiento de Curtius era un proceso de dos etapas, con la pérdida de nitrógeno gaseoso formando un acilnitreno , seguido de la migración del grupo R para dar el isocianato . Sin embargo, investigaciones recientes han indicado que la descomposición térmica es un proceso concertado , [ 6 ] con ambas etapas ocurriendo simultáneamente, debido a la ausencia de subproductos de inserción o adición de nitreno observados o aislados en la reacción. [ 7 ] Los cálculos termodinámicos también respaldan un mecanismo concertado. [ 8 ]

Mecanismo del reordenamiento de Curtius

La migración se produce con retención total de la configuración en el grupo R. La aptitud migratoria del grupo R es aproximadamente terciaria > secundaria ~ arilo > primaria. El isocianato formado puede hidrolizarse para dar una amina primaria , o sufrir un ataque nucleofílico con alcoholes y aminas para formar carbamatos y derivados de urea , respectivamente.

Modificaciones

Las investigaciones han demostrado que el reordenamiento de Curtius es catalizado tanto por ácidos de Brønsted [ 9 ] como de Lewis , mediante la protonación o la coordinación con el átomo de oxígeno del acilo, respectivamente. Por ejemplo, Fahr y Neumann han demostrado que el uso de trifluoruro de boro o tricloruro de boro como catalizador reduce la temperatura de descomposición necesaria para el reordenamiento en aproximadamente 100 °C y aumenta significativamente el rendimiento del isocianato. [ 10 ] 

reordenamiento fotoquímico

Mecanismo del reordenamiento fotoquímico de Curtius

También es posible la descomposición fotoquímica de la azida de acilo. [ 11 ] Sin embargo, el reordenamiento fotoquímico no es concertado y, en cambio, ocurre a través de un intermedio de nitreno , formado por la ruptura del enlace N–N débil y la pérdida de nitrógeno gaseoso. El nitreno altamente reactivo puede experimentar una variedad de reacciones de nitreno, como la inserción y adición de nitreno , dando subproductos no deseados. [ 12 ] En el ejemplo siguiente, el intermedio de nitreno se inserta en uno de los enlaces C–H del disolvente ciclohexano para formar N-ciclohexilbenzamida como subproducto.

Inserción de nitreno formado por transposición fotoquímica de Curtius.
Inserción de nitreno formado por transposición fotoquímica de Curtius.

Variaciones

Degradación de Darapsky

En una variante denominada degradación de Darapsky [ 13 ] o síntesis de Darapsky , se produce un reordenamiento de Curtius como uno de los pasos en la conversión de un α-cianoéster en un aminoácido . Se utiliza hidrazina para convertir el éster en una acilhidrazina , que reacciona con ácido nitroso para dar la acilazida. El calentamiento de la azida en etanol produce el carbamato de etilo mediante el reordenamiento de Curtius. La hidrólisis ácida produce simultáneamente la amina a partir del carbamato y el ácido carboxílico a partir del nitrilo, dando como resultado el aminoácido. [ 14 ]

Esquema de la síntesis de aminoácidos de Darapsky
Esquema de la síntesis de aminoácidos de Darapsky

Reacción de Harger

La migración fotoquímica tipo Curtius y el reordenamiento de una azida fosfínica forman un metafosfonimidato [ 15 ] en lo que también se conoce como reacción de Harger (nombrada en honor al Dr. Martin Harger de la Universidad de Leicester ). [ 16 ] A esto le sigue la hidrólisis, en el ejemplo siguiente con metanol , para dar un fosfonamidato.

Esquema de la reacción de Harger
Esquema de la reacción de Harger

A diferencia del reordenamiento de Curtius, en la azida fosfínica existe la posibilidad de que los grupos R migren. Harger descubrió que los grupos alquilo migran preferentemente a los grupos arilo, y esta preferencia aumenta en el orden metilo < primario < secundario < terciario. Esto probablemente se deba a factores estéricos y conformacionales, ya que cuanto más voluminoso sea el grupo R, menos favorable será la conformación para la migración del fenilo. [ 16 ]

Aplicaciones sintéticas

El reordenamiento de Curtius tolera una gran variedad de grupos funcionales y tiene una utilidad sintética significativa, ya que se pueden incorporar muchos grupos diferentes dependiendo de la elección del nucleófilo utilizado para atacar el isocianato.

Por ejemplo, cuando se lleva a cabo en presencia de terc -butanol , la reacción genera aminas protegidas con Boc , intermedios útiles en síntesis orgánica . [ 17 ] [ 18 ] Asimismo, cuando la reacción de Curtius se realiza en presencia de alcohol bencílico , se forman aminas protegidas con Cbz . [ 19 ]

Triquinaceno

RB Woodward et al. utilizaron el reordenamiento de Curtius como uno de los pasos en la síntesis total del poliquinano triquinaceno en 1964. Tras la hidrólisis del éster en el intermedio ( 1 ), se llevó a cabo un reordenamiento de Curtius para convertir los grupos de ácido carboxílico en ( 2 ) en los grupos metilcarbamato ( 3 ) con un rendimiento del 84%. Pasos posteriores dieron lugar al triquinaceno ( 4 ). [ 20 ]

La reacción de Curtius en la síntesis total de triquinaceno de Woodward.
La reacción de Curtius en la síntesis total de triquinaceno de Woodward.

Oseltamivir

En su síntesis del fármaco antiviral oseltamivir , también conocido como Tamiflu, Ishikawa et al. utilizaron el reordenamiento de Curtius en uno de los pasos clave para convertir la acil azida en el grupo amida de la molécula objetivo. En este caso, el isocianato formado por el reordenamiento es atacado por un ácido carboxílico para formar la amida. Todas las reacciones posteriores pudieron llevarse a cabo en el mismo recipiente de reacción para obtener el producto final con un rendimiento global del 57 %. Una ventaja importante de la reacción de Curtius, destacada por los autores, fue que podía realizarse a temperatura ambiente, minimizando el riesgo derivado del calentamiento. El esquema general fue altamente eficiente, requiriendo solo tres operaciones en un solo recipiente para producir este importante y valioso fármaco utilizado para el tratamiento de la gripe aviar . [ 21 ]

El reordenamiento de Curtius en la síntesis total de Ishikawa de oseltamivir
El reordenamiento de Curtius en la síntesis total de Ishikawa de oseltamivir

Dievodiamina

La dievodiamina es un producto natural de la planta Euodia ruticarpa , ampliamente utilizada en la medicina tradicional china . La síntesis total de dievodiamina sin grupos protectores de Unsworth et al. emplea el reordenamiento de Curtius en el primer paso, catalizado por trifluoruro de boro . El isocianato activado reacciona rápidamente con el anillo de indol en una reacción de sustitución aromática electrofílica para dar la amida con un rendimiento del 94%, y los pasos subsiguientes dan lugar a la dievodiamina. [ 22 ]

El reordenamiento de Curtius en la síntesis total de la dievodiamina.
El reordenamiento de Curtius en la síntesis total de la dievodiamina.

Véase también

Referencias

  1. ^ Curtius, Th. (1890). "Ueber Stickstoffwasserstoffsäure (Azoimid) N 3 H" [ Sobre el ácido hidrazoico (azoimida) N 3 H ] . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin . 23 (2): 3023– 3033. doi : 10.1002/cber.189002302232 .
  2. ^ Curtius, T. (1894). "20. Hydrazide und Azide organischer Säuren I. Abhandlung" [ Hidrazidas y azidas de ácidos orgánicos I. papel ] . Revista para la química práctica . 50 : 275– 294. doi : 10.1002/prac.18940500125 .
  3. ↑ Kaiser, C.; Weinstock, J. (1988). "Aminas a partir de anhídridos carboxílicos-carboxílicos mixtos: 1-fenilciclopentilamina" . Organic Syntheses; Volúmenes recopilados , vol. 6, pág. 910  .
  4. ↑ Smith, PAS (1946). "La reacción de Curtius". Reacciones orgánicas . 3 : 337–449 .
  5. ↑ Scriven, Eric FV; Turnbull, Kenneth (1988). "Azidas: su preparación y usos sintéticos". Chemical Reviews . 88 (2): 297– 368. doi : 10.1021/cr00084a001 .
  6. ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 948. ISBN   978-0387683546.
  7. ↑ Rauk, A.; Alewood, PF (1977). "Un estudio teórico del reordenamiento de Curtius. Las estructuras electrónicas y la interconversión de las especies CHNO". Can. J. Chem . 55 (9): 1498– 1510. doi : 10.1139/v77-209 .
  8. ↑ L'Abbe, G. (1969). "Reacciones de descomposición y adición de azidas orgánicas". Chem. Rev. 69 ( 3): 345– 363. doi : 10.1021/cr60259a004 .
  9. ↑ Yukawa, Y.; Tsuno, Y. (1959). "La descomposición de benzazidas sustituidas en disolventes ácidos, la catálisis ácida". J. Am. Chem. Soc . 81 : 2007–2012 . doi : 10.1021/ja01517a055 .
  10. ^ Fahr, E.; Neumann, L. (1965). "Curtius-Reaktion mit Bortrihalogeniden". Angélica. química . 77 (13): 591. Bibcode : 1965AngCh..77..591F . doi : 10.1002/ange.19650771308 .
  11. ↑ Wentrup, C.; Bornemann, H. (2005). "Reordenamiento de Curtius de azidas de acilo revisado: formación de cianato". Eur. J. Org. Chem. : 4521– 4524. doi : 10.1002/ejoc.200500545 .
  12. ^ Eibler, E.; Sauer, J. (1974). "Ein Betrag zur Isocyanatbildung bei der Photolyse von Acylaziden". Tetraedro Lett . 15 (30): 2569–2572.doi : 10.1016/s0040-4039(01 ) 92295-6 .
  13. ↑ August Darapsky (1936) "Darstellung von α-Aminosäuren aus Alkyl-cyanessigsäuren" (Preparación de α-aminoácidos a partir de ácidos alquilcianoacéticos), Journal für Praktische Chemie , 146  : 250-267.
  14. ↑ Gagnon, PE; Bovin, PA; Craig, HM (1951). "Síntesis de aminoácidos a partir de ésteres cianoacéticos sustituidos" . Can. J. Chem . 29 : 70–75 . doi : 10.1139/cjc-29-1-70 .
  15. ↑ Bertrand, G.; Majoral, J.; Baceiredo, A. (1980). "Reordenamiento fotolítico de azida de fósforo: evidencia de un metafosfonimidato transitorio". Tetrahedron Lett . 21 (52): 5015– 5018. doi : 10.1016/s0040-4039(00)71119-1 .
  16. 1 2 Harger, MJP; Westlake, S. (1982). "Fotólisis de algunas azidas fosfínicas asimétricas en metanol". Tetrahedron . 38 (20): 3073– 3078. doi : 10.1016/0040-4020(82)80195-6 .
  17. ↑ Am Ende, David J.; Devries, Keith M.; Clifford, Pamela J.; Brenek, Steven J. (1998). "Una investigación calorimétrica para escalar de forma segura un reordenamiento de Curtius de aciloil azida". Organic Process Research & Development . 2 (6): 382– 392. doi : 10.1021/op970115w .
  18. ↑ Lebel, H.; Leogane, O. (2005). "Aminas protegidas con Boc mediante un reordenamiento de Curtius suave y eficiente en un solo paso". Organic Letters . 7 (19): 4107– 4110. doi : 10.1021/ol051428b . PMID 16146363 . 
  19. ↑ Jessup, PJ; Petty, CB; Roos, J.; Overman, LE (1988). "1- N -Acilamino-1,3-dienos a partir de ácidos 2,4-pentadienoicos mediante el reordenamiento de Curtius: trans -1,3-butadieno-1-carbamato de bencilo" . Organic Syntheses; Volúmenes recopilados , vol. 6, pág. 95  .
  20. ↑ Woodward, RB; Fukunaga, T.; Kelly, RC (1964). "Triquinaceno". J. Am. Chem. Soc . 86 (15): 3162– 3164. doi : 10.1021/ja01069a046 .
  21. ↑ Ishikawa, H.; Suzuki, T.; Hayashi, Y. (2009). "Síntesis de alto rendimiento del inhibidor de la neuramidasa antiinfluenza (-)-oseltamivir mediante tres operaciones en un solo recipiente". Angew. Chem. Int. Ed . 48 (7): 1304– 1307. doi : 10.1002/anie.200804883 . PMID 19123206 . 
  22. ↑ Unsworth, William P.; Kitsiou, Christiana; Taylor, Richard JK (5 de julio de 2013). "Una síntesis total práctica y sin grupos protectores de (±)-dievodiamina". Organic Letters . 15 (13): 3302– 3305. doi : 10.1021/ol4013469 . PMID 23786450 . 
  • "Mecanismo en movimiento: Reordenamiento de Curtius" . YouTube . 24 de agosto de 2010.