Reacción de Mallory

En química orgánica , la reacción de Mallory es una reacción fotoquímica de ciclación- eliminación de estructuras diaril - etileno para formar fenantrenos y otros hidrocarburos aromáticos policíclicos y heteroaromáticos. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Esta reacción recibe su nombre de Frank Mallory , quien la descubrió durante sus estudios de posgrado. ^{[ 3 ]}

Bajo irradiación UV, el estilbeno y sus derivados experimentan una ciclación intramolecular para formar dihidrofenantrenos . En presencia de un oxidante , los dihidrofenantrenos se aromatizan para dar compuestos aromáticos policíclicos. Típicamente, los propios dihidrofenantrenos son relativamente inestables y revierten a cis- estilbenos en ausencia de un agente captador de hidrógeno. Los estilbenos adecuadamente sustituidos pueden experimentar procesos irreversibles de eliminación rearomatizante o de desplazamiento [1,n] en ausencia de un oxidante. Los aril eninos, ^{[ 4 ]} los derivados heteroatómicos del estilbeno (por ejemplo, amidas ^{[ 5 ]} ) y los sustratos que contienen un solo heteroátomo en lugar del doble enlace del estilbeno ^{[ 6 ]} también experimentan la reacción.

Independientemente de la presencia o ausencia de un oxidante, el primer paso de la reacción es la excitación fotoquímica de un estilbeno o una estructura similar, lo que conduce a la formación de un dihidrofenantreno o un intermedio similar. Para el estilbeno y otros compuestos químicos que contienen un enlace doble entre los dos anillos aromáticos, la estructura excitada puede sufrir una isomerización cis - trans reversible . Aunque solo las estructuras cis pueden experimentar la ciclación por sí mismas, las estructuras trans pueden isomerizarse in situ y luego ciclarse. ^{[ 2 ]} De acuerdo con las reglas de Woodward-Hoffmann , el análisis de simetría de orbitales moleculares de la reacción fotoquímica del sistema de seis electrones explica la configuración relativa trans en los centros recién unidos mediante un proceso conrotatorio . ^{[ 7 ]}

Esta ciclación es reversible, pero pueden producirse otras reacciones posteriores, dependiendo de los detalles estructurales y de la presencia de otros reactivos.

La fotociclación puede llevarse a cabo con sustratos de estilbeno orto- , meta- y para- sustituidos. Los sustratos orto- sustituidos generalmente dan fenantrenos 1-sustituidos, a menos que el sustituyente sea un buen grupo saliente, en cuyo caso ocurre la eliminación para formar fenantreno no sustituido. ^{[ 11 ]} Los sustratos meta -sustituidos dan mezclas de productos 2- y 4-sustituidos.

La sustitución del doble enlace exocíclico se tolera bien. Los compuestos aromáticos policíclicos se pueden sintetizar utilizando sustratos que contienen múltiples anillos aromáticos. ^{[ 9 ]}

Los derivados de estilbeno que contienen sistemas aromáticos fusionados pueden ciclarse utilizando cualquiera de los dos carbonos orto no equivalentes . El carbono que reacciona depende de factores tanto estéricos como electrónicos. Electrónicamente, se prefiere el intermedio dihidrofenantreno que presenta mayor estabilización aromática. Por ejemplo, en el 1-naftil-2-feniletileno, los factores electrónicos favorecen la formación de 1 sobre 2 en una proporción de 98,5:1,5. ^{[ 12 ]}

Los sustratos orto -terfenilo se ciclan a los trifenilenos correspondientes en presencia de un oxidante, como el yodo. El oxígeno no es adecuado porque la apertura del anillo a terfenilo altamente estabilizado es más rápida que la oxidación cuando se utiliza oxígeno. ^{[ 13 ]}

Las amidas pueden ciclarse para formar lactamas. Los ésteres, que existen principalmente en la conformación trans alrededor del enlace simple CO, no experimentan este proceso de manera eficiente. ^{[ 14 ]}

La fotociclación también puede formar anillos de cinco miembros. En la serie del vinilnaftaleno, son posibles tanto procesos oxidativos ^{[ 10 ]} como no oxidativos; aunque este último requiere un catalizador de transferencia de protones. ^{[ 15 ]}

La ciclación de arilvinilaminas o diarilaminas produce indolinas y carbazoles, respectivamente. En un ejemplo interesante, el uso de luz polarizada circularmente proporcionó 3 con un ligero exceso enantiomérico. ^{[ 16 ]}

En 2015, Li y Twieg informaron sobre un nuevo derivado de fotociclizaciones tipo Mallory y lo denominaron fotociclodeshidrofluoración (PCDHF). En la ciclación de un estilbeno (u orto-terfenilo) con un grupo pentafluorofenilo, el átomo de flúor puede utilizarse como un grupo saliente fácil. ^{[ 17 ]}

La fotociclación puede utilizarse como paso final de una secuencia para generar un anillo aromático fusionado en una posición bencílica. Tras la bromación bencílica con N -bromosuccinimida, la transformación en la sal de fosfonio y una reacción de Wittig con un aldehído anaromático, la fotociclación fusiona los anillos aromáticos. La repetición de esta secuencia da como resultado helicenos. ^{[ 18 ]}

Existen otros métodos para sintetizar el sistema de anillo de fenantreno; sin embargo, la mayoría de ellos son más largos o menos tolerantes a los grupos funcionales que la fotociclación. La reacción de Haworth y la expansión de anillo tipo Wagner-Meerwein son dos de estas alternativas. ^{[ 19 ]}