Reordenamiento de Claisen en anillo sustituido

Question

Este es un ejemplo de Reordenamiento de Claisen , propiedad de los éteres de vinilo/fenilo de alilo.

Creo que la migración alílica debe tener lugar a la posición orto a ambos $\ce{-CH3}$ y $-\ce{OR}$ porque:

• Hay más densidad de electrones allí debido a la presencia del grupo donador de electrones $\ce{-CH3}$

y leí esto en marzo bajo el reordenamiento de Claissen:

Dado que el reordenamiento de Claisen no implica iones, no debería depender en gran medida de la presencia o ausencia de grupos sustituyentes en el anillo. Este es el caso. Los grupos donadores de electrones aumentan la velocidad y los grupos retiradores de electrones la disminuyen, pero el efecto es pequeño.

Así que espero que el producto sea 2-[(2 E )-but-2-en-1-yl]-3-methylphenol:

Sin embargo, mi profesor nos hizo escribir el producto para que fuera 2-[(2 Z )-but-2-en-1-yl]-5-methylphenol:

Su razonamiento fue que la especie tipo carbanión que ataca al grupo alilo es más estable en el lugar alejado del grupo metilo.

Pero mi pregunta es que si esta reacción es de un solo paso, seguida de tautomerismo por qué debería depender de la especie similar al carbanión que ni siquiera se forma.

Answer 1

Otro gran ejemplo de lo importante que es mirar las pruebas reales. Ha habido varios estudios sobre la selectividad del reordenamiento de Claisen, aquí hay uno combinado experimental/teórico sobre éteres metasustituidos específicamente: Gozzo, F. C.; Fernandes, S. A.; Rodrigues, D. C.; Eberlin, M. N.; Marsaioli, A. J. Regioselectivity in Aromatic Claisen Rearrangements. J. Org. Chem. 2003, 68 (14), 5493-5499. DOI: 10.1021/jo026385g .

Aquí se muestra una captura de pantalla importante:

Basándonos en este artículo al menos, resulta que para tu reacción específica, es probable que los regioisómeros se formen en cantidades iguales. (Véase éter arílico de alilo 1 ). Además, vemos que la esterilidad no es una consideración tan importante como la electrónica; el alil aril éter 6 en realidad prefiere el producto "más estéricamente obstaculizado" 14 a 1.

El artículo concluye que "la conformación preferida de los reactivos ... sin excepción, se encontró que conducía al principal producto isomérico.... La regioselectividad para el reordenamiento de Claisen de los éteres de alilo metisustituidos está influenciada principalmente, como se esperaba, por los efectos electrónicos del metisustituyente, que gobierna la estabilidad relativa de los conformadores, los estados de transición y los productos intermedios a finales.

Answer 2

En primer lugar, hay que considerar si esta reacción es reversible. Si es así, simplemente formaremos el producto termodinámicamente favorable. Pero la ruptura temporal de la aromaticidad y la tautomerización para reformar la aromaticidad sugiere que este proceso no es reversible. Así que eso significa que estamos viendo factores cinéticos .

Hay algunos conceptos clave que aprendí en la clase de Dave Evans que me han ayudado mucho a entender la química orgánica. Uno de ellos es dibujar el estado de transición, aquí, para un reordenamiento [3,3], que es un estado de transición tipo silla.

En este caso, hay cuatro estados de transición que se pueden dibujar, dictados por el estereocentro en ese grupo metilo de aspecto inocente y la sustitución en el anillo fenilo. Estos se dibujan a continuación.

Dibujé el producto correspondiente para cada estado de transición. Observe que, tal como está dibujado, el grupo metilo pseudoecuatorial en el estado de transición da lugar al E -producto.

Yo pensaría que la sustitución de metilo en el anillo de fenilo empujaría la reacción hacia el otro lado. Estoy menos seguro de esto, pero preferiría los dos productos de la derecha para la sustitución arílica. Esto se basa en la repulsión estérica y en el hecho de que los efectos electrónicos parecen más o menos iguales en ambos casos.

Entre estos dos, debemos considerar si es mejor tener el grupo metilo en la posición pseudo-ecuatorial o en la pseudo-axial. Ya que sigue siendo un estado de transición tipo silla.

Falta uno de los átomos de hidrógeno del asta de la bandera porque el anillo de fenilo no está sustituido como una cadena de carbono normal, pero me atrevería a decir que seguiría favoreciendo la sustitución pseudoecuatorial debido al otro hidrógeno (que tampoco es totalmente axial). Un grupo metilo normal tiene un valor A de 1,74, pero probablemente aquí sea bastante menor. Sin embargo, incluso a la mitad, se puede determinar que la preferencia para que el grupo metilo sea pseudoecuatorial va a ser de aproximadamente 4:1. (Estamos introduciendo en $e^{-\frac{\Delta G}{RT}}$ )

De nuevo, como la reacción no está controlada termodinámicamente, estamos mirando los estados de transición para averiguar el producto cinéticamente favorecido. El tercero desde la izquierda es el que mejor se ve, por lo que el producto correspondiente es probablemente mayor.