En el reordenamiento de Favorskii, la base (como el hidróxido) siempre abstrae el hidrógeno alfa del carbono que no lleva el halógeno. Pero para mí, los hidrógenos en el carbono directamente conectado al halógeno deberían ser más ácidos debido al efecto inductor del halógeno (que de hecho sucede en la reacción haloform). Esto debería dar como resultado una reacción de tipo condensación aldólica. ¿Por qué no es así?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Ya que es mucho más fácil discutir sobre la base de esquemas, ver esquema 1 para un general Favorskii reordenamiento.
Esquema 1: General Favorskii reordenamiento de las condiciones de reacción. Imagen tomada de la Wikipedia donde la lista completa de los autores está disponible.
Y porque es útil, también, el esquema 2 muestra uno de los más aceptados en los mecanismos de la Favorskii reordenamiento - el que utiliza tanto la Wikipedia y Kürti-Czakó.[1] Uno debe tener en cuenta, sin embargo, que una segunda propuesta mecanicista[2] explica el resultado de la reacción bien y se ve favorecida por algunos cálculos.[3] Debido a que no requiere de ningún desprotonación, está fuera del alcance de esta respuesta.
Esquema 2: 'Cyclopropanone'-mecanismo de la Favorskii reordenamiento. Imagen tomada de la Wikipedia donde la lista completa de los autores está disponible.
Su pregunta es ¿por qué el carbono 6 (a partir de la costumbre de numeración de 2-chlorocyclohexanone) es desprotonados para formar el correspondiente enolato y no de carbono 2.
La mayoría de aviso importante aquí es la base utilizada $\ce{NaOH}$ y las condiciones de empleo (no se menciona en la imagen, pero un ejemplo en organic-chemistry.org menciona la temperatura de la habitación). Para la comparación, la tabla 1 muestra algunos de los $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ valores de la Bordwell de datos - por desgracia, una α-chloroketone no está incluido en este tipo de datos.
$$\textbf{Tabla 1: }\mathrm{p}K_\mathrm{un}\text{ valores de las distintas ácidos en }\ce{H2O}\\ \begin{array}{ccc}\hline \text{acid} & \mathrm{p}K_\mathrm{a}\left(\ce{H2O}\right) & \mathrm{p}K_\mathrm{a} \left(\ce{DMSO}\right)\\ \hline \ce{Me2CO} & 19.3 & 26.5\\ \ce{PhCOMe} & 18.3 & 24.7\\ \ce{PhCO-CH2F} & & 21.7\\ \ce{Et2CO} & & 27.1\\ \text{3,3-dimethylcyclohexanone} & & 24.8\\ \ce{H2O} & 15.7^* & 31.4\\ \hline \end{de la matriz}\\ ^*\text{ Otras fuentes dicen que son 14.}$$
Obviamente a partir de estos datos, la elección del disolvente es de importación cuando se considera la acidez de una sustancia dada - nota la marcada disminución de la acidez del agua en $\ce{DMSO}$. Sin embargo, por lo general, el agua es un ácido más débil que los compuestos de carbonilo; Profesor Mayr nos enseñó a estimar el $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ valores de: alcoholes $\approx 15$, cetonas $\approx 20$. Eso significa que la desprotonación es de ninguna manera completa, está en equilibrio. Este equilibrio va a llevar a una termodinámico de la distribución de producto: carbon 2 será desprotonados un poco más que el carbono 6, pero la más importante de las especies será el unenolised cetona.
Ahora, tan pronto como el carbono 6 de la enolised, es capaz de atacar el carbono 2 para formar el biciclo[3.1.0]hexano-6-en-uno. Este es un ataque intramolecular y por lo tanto muy rápido. Una vez que esto ha sucedido, la formación del hidrato (6-hydroxybicyclo[3.1.0]hexanolate) se ve favorecida debido a la tensa tres miembros del anillo. Y la posterior intramolecular de la migración es también muy rápido. Esto conduce a un producto estable, con poco o ningún medio para cualquier reacción; tan pronto como el primer ataque ha tenido lugar, las cosas son bastante asentado.
Por otro lado, una adición aldólica no solo requeriría el enolato (no importa cual) a ser alrededor por algún tiempo; es también intrínsecamente propensos a la retro-aldólica de la disociación. Por lo general en química orgánica, reacciones aldólicas se realizan de forma selectiva mediante el uso de cinética de desprotonación (por ejemplo,$\ce{LDA}$; $\mathrm{p}K_\mathrm{a}(\ce{HN(iPr)2}) \approx 35$) asegurar que el avance de la reacción es fuertemente favorecida. Hidróxido de bases pueden ser utilizados en reacciones aldólicas, pero por lo general, la reacción se calienta a reflujo y el producto final es la condensación en lugar de la adición.
Por lo tanto, para resumir:
- Ambos enolisations ocurrir
- Las condiciones no favorecen la adición aldólica; volverán fácilmente
- Una vez que el Favorskii camino ha sido introducido, el cambio es básicamente irreversible.
Notas y Referencias:
[1]: L. Kürti y B. Czako: Aplicaciones Estratégicas de Nombre de Reacciones de Síntesis Orgánica. Antecedentes y Mecanismos Detallados, Elsevier Academic Press, Burlington, MA, Estados Unidos, 2005, página 164.
[2]: La alternativa, semi-benzilic mecanismo es iniciada por el ataque nucleofílico de un hidróxido de iones en el grupo carbonilo. El que así se forma de 2-cloro-1-hydroxycyclohexanolate anión se somete a 1,2-migración con cloruro de desplazamiento para formar el producto ciclopentil de ácido carboxílico en un solo paso.
[3]: V. Moliner, R. Castillo, V. S. Safont, M. Oliva, S. Bohn, I. Tuñón, J. Andrés, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1941. DOI: 10.1021/ja962571q.
