La reacción de Shapiro o descomposición de tosilhidrazona es una reacción orgánica en la que una cetona o aldehído se convierte en un alqueno a través de una hidrazona (N-tosilhidrazona) y un vinil-litio intermedios, en presencia de 2 equivalentes de reactivo de organolitio (normalmente N-butil-litio). La reacción fue descubierta por Robert H. Shapiro en 1967. La reacción de Shapiro se utilizó en la síntesis total de Taxol de Nicolaou. Esta reacción es muy similar a la reacción de Bamford-Stevens, que también implica la descomposición básica de tosilhidrazonas; aunque la ventaja sintética de Shapiro es precisamente poder generar un nucleófilo vinílico que luego puedes hacer reaccionar con un electrófilo. alt=The Shapiro reaction|centro|500x500px| La reacción de Shapiro
Mecanismo de reacción y direccionalidad Como paso previo a la reacción de Shapiro propiamente dicha, una cetona o un aldehído se convierte en tosilhidrazona. Dos equivalentes de n-butil-litio dan lugar al carbanión, que produce un doble enlace carbono-carbono, expulsando el anión tosilo. El anión diazonio resultante pierde nitrógeno molecular, dando lugar a la especie vinil-litio.
500x500px|Reaction diagram for Shapiro reaction
La direccionalidad de la reacción está controlada por la estereoquímica de la hidrazona, produciéndose la desprotonación en posición cis respecto al grupo tosilamida. Esto se debe a la coordinación por el átomo de nitrógeno. miniaturadeimagen| Nivel intermedio que explica la direccionalidad de la reacción de Shapiro.
Alcance La posición del alqueno en el producto está controlada por el sitio de desprotonación de la base de organolitio. En general, el sitio menos sustituido y cinéticamente favorecido de las tosilhidrazonas con sustitución diferencial se desprotona selectivamente, lo que da lugar al intermedio de vinil-litio menos sustituido. Aunque existen muchas reacciones secundarias para el grupo funcional vinil-litio, en la reacción de Shapiro en particular se agrega agua, lo que resulta en la protonación del alqueno. Otras reacciones de los compuestos de vinillitio incluyen reacciones de alquilación con, por ejemplo, haluros de alquilo. centro|marco| Reacciones de Shapiro que parten del alcanfor (1) a través de la hidrazona intermedia (2) hasta el vinillitio (3). La adición de agua (c) da como resultado 2-borneno (4) y la adición de un bromuro de alquilo (d) da 5 Es importante destacar que la reacción de Shapiro no puede utilizarse para sintetizar 1-litioalquenos (y los derivados funcionalizados resultantes), ya que las sulfonilhidrazonas derivadas de aldehídos experimentan una adición exclusiva de la base de organolitio al carbono del doble enlace C–N.
Reacción de Shapiro catalítica Las reacciones de Shapiro tradicionales requieren cantidades estequiométricas (a veces en exceso) de base para generar los reactivos de alquenil-litio. Para combatir este problema, se desarrolló una ruta estereoselectiva y regioselectiva eficiente para la síntesis de alquenos, utilizando una combinación de fenilaziridinilhidrazonas de cetonas como equivalentes de arenesulfonilhidrazonas con una cantidad catalítica de amidas de litio. La fenilaziridinilhidrazona requerida se preparó mediante la condensación de undecan-6-ona con 1-amino-2-fenilaziridina. El tratamiento de la fenilaziridinilhidrazona con 0,3 equivalentes de LDA en éter dio como resultado el alqueno que se muestra a continuación con una relación cis:trans de 99,4:0,6. La proporción se determinó mediante análisis por cromatografía de gases capilar tras la conversión a los epóxidos correspondientes con mCPBA. La cantidad de catalizador puede reducirse a 0,05 equivalentes en el caso de una reacción a escala de 30 mmol.
La alta estereoselectividad se obtiene mediante la abstracción preferencial del hidrógeno α-metileno syn a la fenilaziridina, y también se explica por la quelación interna del intermedio litiado. alt=The Shapiro reaction with N-aziridinylhydrazones produces the alkene product, as well as stryrene and gaseous nitrogen as byproducts. The cycle of the catalytic Shapiro reaction is also shown.|centro|513x513px| La reacción de Shapiro con N- aziridinilhidrazonas produce el producto alqueno, así como estireno y nitrógeno gaseoso como subproductos. También se muestra el ciclo de la reacción catalítica de Shapiro.
Una reacción combinada de Shapiro-Suzuki in situ en un solo recipiente La reacción de Shapiro también puede combinarse con la reacción de Suzuki para producir una variedad de productos olefínicos. Se ha desarrollado una metodología que combina estas reacciones en un proceso de un solo paso que no requiere el aislamiento del ácido borónico, un inconveniente del acoplamiento de Suzuki tradicional. Esta reacción tiene un amplio alcance, tolerando una gran cantidad de trisilhidrazonas y haluros de arilo, así como varios disolventes y fuentes de Pd. alt=The Shapiro and Suzuki reactions are combined to yield a variety of alkene products.|centro|300x300px| Las reacciones de Shapiro y Suzuki se combinan para obtener una variedad de productos alquenos.
Una aplicación de la reacción de Shapiro en la síntesis total. La reacción de Shapiro se ha utilizado para generar olefinas a partir de productos naturales complejos. Se quería determinar la configuración absoluta del grupo fitocasano de una clase de productos naturales llamados fitoalexinas. Esto se logró preparando el (–)-fitacasano D de origen natural a partir de la cetona de (R)-Wieland-Miescher. En el camino hacia (–)-fitocasano D, una cetona tricíclica fue sometida a las condiciones de la reacción de Shapiro para producir el producto alqueno cíclico. alt=Use of the Shapiro reaction in the synthesis of (–)-phytocassane D|centro|650x650px| Uso de la reacción de Shapiro en la síntesis de (–)-fitocasano D
Véase también Yodación de hidrazona Reducción de Wolff-Kishner
Referencias
Categoría:Reacciones orgánicas epónimas Categoría:Reacciones redox orgánicas Categoría:Reacciones de olefinación Categoría:Reacciones de acoplamiento