Síntesis de cetonas/aldehídos a partir de N-acylazetidinas o aziridinas

Question

Un principio común en la química orgánica es asegurarse de que el producto sea menos reactivo que el material de partida, para prevenir la sobre reacción. Por lo tanto, por ejemplo, el tratamiento de un éster con un reactivo de Grignard no producirá la cetona correspondiente, sino el alcohol.

Sin embargo, hay algunos casos donde lo contrario es cierto. En particular, cuando el intermediario tetraédrico es estable, entonces la reacción puede llevarse a cabo para 1) producir la cetona deseada y 2) destruir cualquier reactivo organometálico no reaccionado, previniendo así la sobre reacción. El ejemplo clásico es una amida de Weinreb, donde el intermediario tetraédrico está estabilizado por la quelación, según tengo entendido.

Recientemente se describió la síntesis de cetonas a partir de N-acilazetidinas:1

y también se sabe que la reducción de N-acilaziridinas produce aldehídos:2

Presumiblemente la idea es la misma: el intermediario tetraédrico es estable bajo las condiciones utilizadas. ¿Por qué es así? ¿Está conectado al pequeño tamaño del anillo?

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Referencias

1. Liu, C.; Achtenhagen, M.; Szostak, M. Síntesis Quimioselectiva de Cetonas mediante la Adición de Organometálicos a N-Acilazetidinas. Org. Lett. 2016, 18 (10), 2375-2378. DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00842.

2. Brown, H. C.; Tsukamoto, A. Reducciones Selectivas. I. La Reducción Parcial de Amidas Terciarias con Hidruro de Aluminio de Litio. Una Nueva Síntesis de Aldehídos a través de las 1-Acilaziridinas. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83 (22), 4549-4552. DOI: 10.1021/ja01483a013.

Answer 1

Creo que tu sugerencia sobre la estabilidad del intermediario tetraédrico es correcta, pero no es que el intermediario tetraédrico en sí tenga estabilidad. Creo que es porque el colapso del intermediario tetraédrico conduce a un intermediario menos estable.

Mi intuición clave para racionalizar esto es que la reducción de amidas con hidruro de litio generalmente produce aminas. Generalmente preferimos eliminar el aducto de litio-oxígeno del intermediario tetraédrico, formando un ion iminio.

Con los dos sustratos que has proporcionado, el ion iminio estaría muy altamente deformado debido a la geometría del anillo pequeño. Creo que el colapso del intermediario está desfavorecido. En el trabajo, de hecho eliminamos la amina para colapsar el intermediario, proporcionando un aldehído o una cetona.