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éter silílico

Estructura general de un éter de sililo Los éteres de sililo son un grupo de compuestos químicos que contienen un átomo de silicio unido covalentemente a un grupo alcoxi . La es...

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Estructura general de un éter de sililo

Los éteres de sililo son un grupo de compuestos químicos que contienen un átomo de silicio unido covalentemente a un grupo alcoxi . La estructura general es R 1 R 2 R 3 Si−O−R 4 , donde R 4 es un grupo alquilo o un grupo arilo . Los éteres de sililo se utilizan habitualmente como grupos protectores de alcoholes en síntesis orgánica . Dado que R 1 R 2 R 3 pueden ser combinaciones de diferentes grupos que pueden variarse para obtener diversos éteres de sililo, este grupo de compuestos químicos ofrece un amplio espectro de selectividad para la química de grupos protectores. Los éteres de sililo más comunes son: trimetilsililo ( TMS ), terc- butildifenilsililo (TBDPS), terc- butildimetilsililo ( TBS/TBDMS ) y triisopropilsililo ( TIPS ). Son especialmente útiles porque pueden introducirse y eliminarse de forma muy selectiva en condiciones suaves.

éteres de sililo comunes

Formación

Generalmente, la sililación de alcoholes requiere un cloruro de sililo y una base amínica. Un procedimiento fiable y rápido es el protocolo de Corey, en el que el alcohol reacciona con un cloruro de sililo e imidazol a alta concentración en DMF . [ 1 ] Si se sustituye el DMF por diclorometano, la reacción es algo más lenta, pero la purificación del compuesto se simplifica. Una base impedida común para usar con triflatos de sililo es la 2,6-lutidina . [ 2 ] Los alcoholes primarios pueden protegerse en menos de una hora, mientras que algunos alcoholes impedidos pueden requerir días de reacción.

Al utilizar cloruro de sililo, generalmente no se requieren precauciones especiales, salvo la exclusión de grandes cantidades de agua. Se puede emplear un exceso de cloruro de sililo, pero no es necesario. Si se utiliza un exceso de reactivo, el producto requerirá cromatografía rápida para eliminar el exceso de silanol y siloxano .

En ocasiones se utilizan triflato de sililo y una base de amina impedida . Los triflatos de sililo son más reactivos que sus cloruros correspondientes, por lo que pueden utilizarse para introducir grupos sililo en posiciones impedidas . El triflato de sililo es más reactivo y también convierte cetonas en éteres de enol de sililo . Los triflatos de sililo son sensibles al agua y deben utilizarse en atmósfera inerte . La purificación implica la adición de un ácido acuoso, como una solución saturada de cloruro de amonio . El agua neutraliza el reactivo de sililo restante y protona las bases de amina antes de su eliminación de la mezcla de reacción. Tras la extracción, el producto puede purificarse mediante cromatografía flash.

Las cetonas reaccionan con hidrosilanos en presencia de catalizadores metálicos. [ 3 ] [ 4 ]

Eliminación

La reacción con ácidos o fluoruros como el fluoruro de tetra-n-butilamonio elimina el grupo sililo cuando ya no se necesita protección. Los sustituyentes más grandes aumentan la resistencia a la hidrólisis , pero también dificultan la introducción del grupo sililo. [ 5 ]

En medios ácidos, la resistencia relativa es:

TMS (1) < TES (64) < TBS (20 000) < TIPS (700 000) < TBDPS (5 000 000)

En medios básicos, la resistencia relativa es:

TMS (1) < TES (10-100) < TBS~TBDPS (20 000) < TIPS (100 000)

Monoprotección de dioles simétricos

Es posible monosililar un diol simétrico, aunque se sabe que esto es problemático en ocasiones. Por ejemplo, se informó la siguiente monosililación: [ 6 ]

Sin embargo, resulta que esta reacción es difícil de repetir. Si la reacción estuviera controlada únicamente por la termodinámica, y si el dianión tuviera una reactividad similar a la del monoanión, entonces se esperaría una mezcla estadística correspondiente de diol disililado:monosililado:no sililado en una proporción de 1:2:1. Sin embargo, la reacción en THF se vuelve selectiva debido a dos factores: 1. la desprotonación cinética del primer anión y 2. la insolubilidad del monoanión. En la adición inicial de TBSCl, solo hay una pequeña cantidad de monoanión en solución, mientras que el resto está en suspensión. Esta pequeña porción reacciona y desplaza el equilibrio del monoanión para atraer más a la solución, lo que permite obtener altos rendimientos del compuesto mono-TBS. En algunos casos, se pueden obtener resultados superiores con butillitio : [ 7 ]

Un tercer método utiliza una mezcla de DMF y DIPEA . [ 8 ]

Alternativamente, se puede utilizar un exceso (4 equivalentes) del diol, forzando la reacción hacia la monoprotección.

Desprotección selectiva

La desprotección selectiva de grupos sililo es posible en muchos casos. Por ejemplo, en la síntesis de taxol : [ 9 ]

Los éteres de sililo se diferencian principalmente por sus propiedades estéricas o electrónicas. En general, las desprotecciones ácidas desprotegen más rápidamente los grupos sililo menos impedidos estéricamente, siendo el impedimento estérico del silicio más significativo que el del oxígeno. Las desprotecciones con fluoruro desprotegen más rápidamente los grupos sililo deficientes en electrones que los ricos en electrones. Existe cierta evidencia de que algunas desprotecciones de sililo se producen a través de especies de silicio hipervalente .

La desprotección selectiva de éteres de sililo ha sido objeto de numerosas revisiones. [ 10 ] [ 11 ] Si bien se han logrado desprotecciones selectivas en diversas condiciones, algunos procedimientos, descritos a continuación, resultan más fiables. Es probable que una desprotección selectiva tenga éxito si existe una diferencia sustancial en los efectos estéricos (p. ej., TBS primario frente a TBS secundario o TES primario frente a TBS primario) o electrónicos (p. ej., TBDPS primario frente a TBS primario). Lamentablemente, es inevitable que se requiera cierta optimización y, a menudo, es necesario realizar desprotecciones parciales y reciclar el material.

Algunas condiciones ácidas comunes
  • 100  % molar de 10-CSA ( ácido canforsulfónico ) en MeOH, a temperatura ambiente; una "explosión" de ácido desprotege los grupos TBS primarios en diez minutos.
  • 10  mol% 10-CSA, 1:1 MeOH:DCM, −20 o 0  °C; desprotege un grupo TBS primario en dos horas a 0 °C; si se reemplaza CSA por PPTS , la velocidad es aproximadamente diez veces menor; con p-TsOH , aproximadamente diez veces mayor; la mezcla de disolventes es crucial.
  • 4:1:1 v/v/v AcOH:THF:agua, temperatura ambiente; este proceso es muy lento, pero puede ser muy selectivo.
Algunas condiciones básicas comunes
  • HF-piridina, THF:piridina 10:1, 0  °C; una excelente desprotección; elimina los grupos TBS primarios en ocho horas; las reacciones que utilizan HF deben realizarse en recipientes de plástico.
  • TBAF, THF o TBAF /AcOH, THF 1:1 ; los grupos TBDPS y TBS pueden desprotegerse en presencia del otro bajo diferentes condiciones. [ 12 ]

Referencias

  1. ↑ Corey, EJ; Venkateswarlu, A. "Protección de grupos hidroxilo comoderivados de terc -butildimetilsililo." J. Am. Chem. Soc. 1972 , 94 , 6190–6191. doi : 10.1021/ja00772a043
  2. ↑ Corey, EJ; Cho, H.; Rücker C.; Hua, DH «Estudios con trialquilsililtriflatos: nuevas síntesis y aplicaciones». Tetrahedron Lett. 1981 , 22 , 3455–3458. doi : 10.1016/S0040-4039(01)81930-4
  3. ↑ Hayashi, T.; Hayashi, C.; Uozumi, Y. Tetraedro: Asimetría 1995 , 6 , 2503.
  4. ↑ Hayashi, Tamio; Hayashi, Chihiro; Uozumi, Yasuhiro (1 de octubre de 1995). "Hidrosililación asimétrica catalítica de cetonas con nuevos ligandos quirales de ferrocenilfosfina-imina" . Tetrahedron: Asymmetry . 6 (10): 2503–2506 . doi : 10.1016/0957-4166(95)00326-K . ISSN 0957-4166 . 
  5. ↑ Greene, TW; Wuts, PGM (1999). Grupos protectores en la síntesis orgánica . Nueva York: John Wiley & Sons. pág. 114. ISBN  9780471160199.
  6. ↑ McDougal, PG; Rico, JG; Oh, Y.-I.; Condon, BD "Un procedimiento conveniente para la monosililación de 1, n- dioles simétricos." J. Org. Chem. 1986 , 51 , 3388–3390. doi : 10.1021/jo00367a033
  7. ↑ Roush, WR; Gillis, HR; Essenfeld, AP "Reacciones intramoleculares de Diels-Alder catalizadas por ácido fluorhídrico" J. Org. Chem. 1983 , 49 , 4674–4682. doi : 10.1021/jo00198a018
  8. ^ Hu, L.; Liu, B.; Yu, C. Tetraedro Lett. 2000, 41, 4281. doi : 10.1016/S0040-4039(00)00626-2
  9. ↑ Holton, RA et al. "Primera síntesis total del taxol. 2. Finalización de los anillos C y D." J. Am. Chem. Soc. 1994 , 116 , 1599–1600. doi : 10.1021/ja00083a067
  10. ↑ Nelson, TD; Crouch, RD "Desprotección selectiva de éteres de sililo." Synthesis 1996 , 1031–1069. doi : 10.1055/s-1996-4350
  11. ↑ Crouch, RD "Monodesprotección selectiva de éteres bis-silílicos." Tetrahedron 2004 , 60 , 5833–5871. doi : 10.1016/j.tet.2004.04.042
  12. ↑ Higashibayashi, S.; Shinko, K.; Ishizu, T.; Hashimoto, K.; Shirahama, H.; Nakata, M. "Desprotección selectiva de éteres de t -butildifenilsililo en presencia de éteres de t -butildimetilsililo mediante fluoruro de tetrabutilamonio, ácido acético y agua." Synlett 2000 , 1306–1308. doi : 10.1055/s-2000-7158
  • Ejemplo de desprotección de éter de sililo TBS
  • Ejemplo de desprotección de éter de sililo TBDMS
  • Protección del grupo hidroxilo mediante silicio
  • Formación de éteres de sililo en carbohidratos