¿Mecanismo de hidrólisis básica de α-cloronitrilo a cetona?

Question

En la síntesis de prostaglandinas de Corey de 1969, 1 compuesto 2 se forma a partir de compuestos 1 por:

...] tratamiento con 2,5 equis de hidróxido de potasio (añadido como solución acuosa saturada en caliente) en dimetilsulfóxido durante 14 horas a 25-30°.

¿Alguien puede explicar el mecanismo de esta reacción? Pensé en un $ \mathrm {S_N2}$ seguido de la hidrólisis de nitrilo y la eliminación de $ \ce {CO2}$ . Pero $ \mathrm {S_N2}$ parece imposible, y la eliminación del HCl debería ser más razonable que la descarboxilación.

Referencia

(1) Corey, E. J.; Weinshenker, N. M.; Schaaf, T. K.; Huber, W. Síntesis controlada por estereo de las dl-prostaglandinas F2α y E2. J. Am. Química. Soc. 1969, 91 (20), 5675–5677. DOI: 10.1021/ja01048a062.

Answer 1

Su análisis es ligeramente incorrecto, en realidad. Si haces un $ \mathrm {S_N2}$ en el cloruro, hidrolizar el nitrilo y descarboxilar, terminas con el estado de oxidación equivocado:

En cambio, si realmente llegas a la cianohidrina, podrías (en teoría) simplemente perder $ \ce {CN-}$ para formar la cetona:

Sin embargo, un $ \mathrm {S_N2}$ la reacción en ese centro va a ser difícil, por decir lo menos.

La reacción ha sido estudiada por Shiner y sus compañeros de trabajo, 1 que determinó que el sitio primario de ataque es probablemente el nitrilo. Escribieron:

No se ha informado anteriormente de estudios mecanicistas del paso de hidrólisis, aunque se han propuesto vías que implican el desplazamiento nucleófilo del cloruro o el cianuro, que proporcionan ciano- o clorohidrinas intermedias. A priori consideramos que ambos $ \mathrm {S_N2}$ y $ \mathrm {S_N1}$ desplazamientos como improbables en estos sistemas.

El producto inmediato de la hidrólisis de nitrilo es la amida, y los intermediarios de la α-cloroamida fueron en realidad aislados:

El mecanismo después de esto implica una ciclización de la amida en el $ \ce {C-Cl}$ . Los pasos exactos no están del todo claros. Sin embargo, se propuso lo siguiente:

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Referencia

(1) Shiner, C. S.; Fisher, A. M.; Yacoby, F. Intermediación de α-cloroamidas en la hidrólisis básica de α-nitrilos de cloro a cetonas. Tetraedro Lett. 1983, 24 (51), 5687–5690. DOI: 10.1016/S0040-4039(00)94173-X.