Regla endo y estereoselectividad en la reacción Diels-Alder
On enero 24, 2021 by admin¿Está de acuerdo con el estereocentro con $ \ ce {-CF3} $ y $ \ ce {- CN} $ sustituyentes en el producto?
Pensé que, dado que $ \ ce {-CF3} $ es un mejor grupo de extracción de electrones que $ \ ce {-CN} $, se colocaría frente al dieno, dando el producto en que $ \ ce {-CF3} $ apunta hacia arriba y $ \ ce {-CN} $ apunta hacia abajo.
Sin embargo, creo que mi propuesta anterior es incorrecta, porque probablemente el sustituyente con la mayor capacidad de absorción de electrones propiedad, el $ \ ce {-CF3} $ debe colocarse endo debido a interacciones orbitales secundarias. Por lo tanto, espero que el producto anterior sea el correcto.
Cuando trato de hacer el endoproducto de la siguiente reacción, encontré el otro producto syn con estereoquímica absoluta ( S , R ) en lugar del producto ( R , S ) que se muestra aquí. Así que me pregunto por qué obtenemos selectividad endo en la primera reacción y selectividad exo aquí en su lugar.
Respuesta
¿Está de acuerdo con el estereocentro con CF3 / CN en el producto?
No, hubiera esperado el otro isómero, el que tiene los grupos $ \ ce {CN} $ y $ \ ce {NO2} $ apuntando hacia abajo en su dibujo.
Justificación:
Cuando se pueden formar isómeros exo y endo en la reacción de Diels-Alder, hay a menudo una preferencia por la formación del isómero endo. Aunque esta preferencia endo a menudo se conoce como la «regla endo», no es una «regla», solo una preferencia general, y bastante débil, para la formación del producto endo. De hecho, en la mayoría de los casos, se forman ambos isómeros, solo más del isómero endo (ver figura a continuación).
La explicación más avanzada para la preferencia endo es «interacciones orbitales secundarias». El siguiente diagrama ilustra los dos posibles estados de transición (TS) en la reacción del ciclopentadieno y un compuesto carbonilo $ \ alpha, \ beta $ -insaturado. Un TS conduce al producto exo, el otro TS al endo. Observe cómo el endo TS tiene el enlace carbonilo insaturado escondido debajo de los dobles enlaces en el anillo ciclopentadieno; el exo TS no lo hace. Se especula (1) que el solapamiento de la insaturación de carbonilo con la insaturación de dieno estabiliza de alguna manera el endo TS haciendo preferido el producto endo. La tabla adjunta ilustra lo débil que puede ser la preferencia endo.
En su ejemplo principal, esta preferencia endo por un TS con insaturación superpuesta me llevaría a sospechar que el producto con los grupos nitro y ciano insaturados (el $ \ ce {CF3} $ group no está insaturado) orientado lejos del puente de 3 carbonos y pegado hacia el doble enlace sería preferible.
Además, tenga en cuenta que la preferencia endo se aplica a los casos en los que Diels -La reacción de aliso se realiza bajo control cinético. Como muestra el siguiente ejemplo, el producto exo es generalmente preferido termodinámicamente (menos apiñamiento estérico). Por lo tanto, si la reacción se lleva a cabo en condiciones (temperatura alta) en las que el producto cinético (endo) formado inicialmente vuelve al material de partida, eventualmente se formará el producto termodinámicamente favorecido (exo) eliminando la preferencia cinética por el producto endo.
(1) vea aquí para ver una alternativa explicación de la preferencia endo
Comentarios
- Excelente explicación! El artículo también es muy útil para ver que la interacción orbital secundaria solo juega un papel menor cuando hay estérica presente.
Responder
Con respecto a la segunda reacción, la selectividad endo / exo no es observable, ya que no hay sustitución en las posiciones 1 o 4 del dieno. La diferencia entre el producto que predijo (S, R) y el que se muestra (R, S) es que son enantiómeros. El producto de dos reactivos aquirales debe ser aquiral o una mezcla racémica.
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