13.11: Construcción del Esqueleto de Carbono

De acuerdo con el enfoque sugerido para planificar una síntesis, la consideración principal es cómo construir el esqueleto de carbono diana comenzando con moléculas más pequeñas (o, alternativamente, para reconstruir un esqueleto existente). La construcción de un esqueleto a partir de moléculas más pequeñas casi siempre implicará la formación de enlaces carbono-carbono. Hasta este punto hemos discutido solo unas pocas reacciones en las que se forman enlaces carbono-carbono y estas se resumen en la Tabla 13-4. Otras reacciones importantes que pueden ser utilizadas para agrandar un marco de carbono serán discutidas en capítulos posteriores.

Cuadro 13-4: Algunas reacciones de formación de enlaces carbono-carbono con referencia de sección

El enfoque más lógico para planificar la síntesis de un marco de carbono particular requiere que se trabaje hacia atrás fragmentando mentalmente la molécula en trozos más pequeños que puedan ser “reunidos” por reacciones conocidas\(\ce{C-C}\) de formación de enlaces. El primer conjunto de piezas a su vez se rompe en trozos más pequeños, y el procedimiento de fragmentación mental se repite hasta que las piezas corresponden a los esqueletos de carbono de compuestos fácilmente disponibles. Casi siempre habrá varias rutas diferentes hacia atrás, y cada una es examinada por su potencial para poner los grupos funcionales deseados en sus ubicaciones adecuadas. En casi todos los casos es importante utilizar reacciones que conduzcan a compuestos puros sin tener que separar sustancias con propiedades físicas similares.

Ejemplo

Un problema típico de síntesis sería idear una preparación de cis-2-octeno, dadas las restricciones de que los materiales de partida tienen menos de ocho carbonos, y que utilizamos las\(\ce{C-C}\) reacciones formadoras de enlaces que hemos discutido hasta ahora. El razonamiento que implica idear una síntesis adecuada con las restricciones dadas se esbozará para este ejemplo en detalle.

Primero, podemos ver que el esqueleto de carbono del producto deseado se puede dividir para dar las siguientes combinaciones de fragmentos:

A continuación, tenemos que decidir qué reacción o reacciones serían útiles para juntar estos fragmentos para reformar la\(\ce{C_8}\) cadena. Si miramos la lista de reacciones disponibles en la Tabla 13-4\(^4\) para la formación de\(\ce{C-C}\) enlaces, podemos descartar 1, 2, 4, 8 y 9:1 y 4 porque las reacciones son inadecuadas para hacer cadenas no ramificadas; 8 y 9 porque hacen anillos, no cadenas; y 2 porque no funciona bien en ausencia de activar grupos. La reacción 3 podría usarse para combinar\(\ce{C_1}\) y\(\ce{C_7}\) unidades para dar\(\ce{C_8}\), como por la adición radical\(\ce{CBrCl_3}\) de 1-hepteno:

También se podrían utilizar las reacciones 6 y 7 para hacer\(\ce{C_8}\), 6 enlazando\(\ce{C_7}\) a\(\ce{C_1}\) y 7 juntando dos\(\ce{C_4}\) unidades. \(^5\)

La reacción 5 podría ser útil para todas las formas posibles de dividir\(\ce{C_8}\). Algunas de las posibles combinaciones son:

Esto no agota las posibilidades porque, como muestran 5b y 5e, la Reacción 5 se puede utilizar para hacer el mismo\(\ce{C_8}\) compuesto a partir de diferentes conjuntos de materiales de partida.

Ahora tenemos que considerar cómo convertir los\(\ce{C_8}\) materiales que podríamos hacer en cis-2-octeno. Las posibilidades son:

De estos, d es la elección obvia para primera consideración porque tiene su funcionalidad, un simple triple enlace, entre los mismos dos carbonos que deseamos tener unidos por un doble enlace cis en el producto. Ahora, tenemos que preguntarnos si hay reacciones que se\(\ce{-C \equiv C}-\) convertirán en cis -. Anteriormente se mencionaron dos posibilidades: hidrogenación de un triple enlace con el catalizador Lindlar (Sección 11-2B) e hidroboración seguida de tratamiento con ácido propanoico (Sección 11-6D):

Cualquiera de estas dos reacciones proporciona una manera simple y directa de convertir 2-octyne a cis-2-octeno, por lo que una respuesta satisfactoria al problema original es

Se puede ver que incluso con tener disponibles solo siete reacciones\(\ce{C-C}\) formadoras de enlaces y dos formas de conversión\(\ce{-C \equiv C}- \rightarrow\), se requiere una cantidad considerable de cribado lógico para eliminar posibilidades inadecuadas. El practicante hábil hace este tipo de diagnóstico rápidamente en su cabeza; de entrada te resultará útil escribir los pasos en tu tamizaje de la misma manera que lo hemos hecho para este ejemplo.

\(^4\)Es posible que desee revisar las secciones citadas para cada reacción para asegurarse de comprender los juicios que hacemos aquí en cuanto a la idoneidad de reacciones particulares para el propósito en cuestión.

\(^5\)La reacción 7 también podría usarse para hacer\(\ce{C_8}\) otras combinaciones, como de\(\ce{C_5}\) y\(\ce{C_3}\), pero éstas darían mezclas indeseables de productos. Por lo tanto,\(\ce{C-C-C-C \equiv CH} + \ce{HC \equiv C-C} \rightarrow \ce{C-C-C-C \equiv C-C \equiv C-C} + \ce{C-C \equiv.C-C \equiv C-C} + \ce{C-C-C-C \equiv C-C \equiv C-C-C-C}\)

Colaboradores y Atribuciones

• John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."