Hidratação Mukaiyama - Mukaiyama hydration
A hidratação de Mukaiyama é uma reação orgânica envolvendo a adição formal de um equivalente de água através de uma olefina pela ação do complexo catalítico de bis (acetilacetonato) cobalto (II) , fenilsilano e oxigênio atmosférico para produzir um álcool com seletividade Markovnikov.
A reação foi desenvolvida por Teruaki Mukaiyama na Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Sua descoberta foi baseada em trabalhos anteriores sobre a hidratação seletiva de olefinas catalisadas por complexos de cobalto com ligantes de base de Schiff e ligantes de porfirina. Devido à sua quimiosseletividade (tolerante a outros grupos funcionais) e às condições de reação moderadas (ao ar livre em temperatura ambiente), a hidratação do Mukaiyama tornou-se uma ferramenta valiosa na síntese química .
Mecanismo
Em sua publicação original, Mukaiyama propôs que a reação ocorresse por intermédio de um aduto de peróxido de cobalto. Uma reação de troca de metal entre um hidrossilano e o aduto de peróxido de cobalto leva a um peróxido de silila, que é convertido em álcool por redução, presumivelmente por meio da ação do catalisador de cobalto.
Estudos que investigam o mecanismo de peroxidação de alcenos catalisada por cobalto por Nojima e colegas de trabalho, apóiam a intermediação de um hidreto de metal que reage diretamente com o alceno para formar uma ligação cobalto-alquil transitória. A homólise gera um radical centrado no carbono que reage diretamente com o oxigênio e é subsequentemente capturado por uma espécie de cobalto (II) para formar o mesmo aduto de peróxido de cobalto sugerido por Mukaiyama. A troca de metal com o hidrossilano produz um produto de peróxido de silila e a redução posterior (via homólise da ligação oxigênio-oxigênio) leva ao produto álcool. O uso de um redutor de silano permite que essa reação seja realizada sem calor. Os autores também observam, de acordo com estudos anteriores, que a adição de t- butilhidroperóxido pode aumentar a taxa de substratos de reação mais lenta. Este aumento da taxa é provavelmente devido à oxidação do cobalto (II) ao complexo alquilperoxo-cobalto (III), que subsequentemente participa de uma rápida troca de metal com o hidrossilano para gerar o cobalto (III) -idrido ativo.
É importante notar que o mecanismo apresentado acima está em contraste marcante com as propostas mecanicistas anteriores, que sugerem que um complexo de cobalto-peroxi se insere diretamente nos alcenos. O estudo acima mencionado por Nojima e colaboradores discorda desta proposta devido a três observações: 1) a intermediação de um hidreto de cobalto observada via 1 H NMR 2) a propensão dos alcenos a sofrer auto-oxidação às cetonas α, β-insaturadas ou álcoois alílicos quando a mesma reação é realizada na ausência de um hidrossilano 3) o modo predominante de decomposição da espécie alquilperoxo-cobalto (III) em um radical alcoxi ou alquilperoxi por meio do mecanismo de Haber-Weiss .
Uma revisão recente de Shenvi e colaboradores, propôs que a hidratação de Mukaiyama opera através dos mesmos princípios da transferência de átomo de hidrogênio de hidreto metálico (MH HAT), elucidado por Jack Halpern e Jack R. Norton em seus estudos sobre hidrogenação de antracenos por gás de síntese e Co 2 (CO) 8 e a química da vitamina B 12 imita, respectivamente.
Variações
Formação de ligação carbono-oxigênio
Yamada explorou o efeito de diferentes solventes e ligantes beta-dicetonato de cobalto no rendimento e distribuição do produto da reação.
Mukaiyama e Isayama desenvolveram condições para isolar o sililperóxido intermediário. O tratamento do sililperóxido intermediário com 1 gota de HCl concentrado em metanol leva ao produto hidroperóxido .
Tanto Mukaiyama quanto Magnus descrevem condições para uma reação de hidroxilação de α-enona usando Mn (dpm) x na presença de oxigênio e fenilsilano. Uma variante assimétrica foi descrita por Yamada e colaboradores.
Dale Boger e colaboradores usaram uma variante da hidratação Mukaiyama, utilizando um catalisador de oxalato de ferro (Fe 2 ox 3 • 6H 2 O) na presença de ar, para a síntese total de vimblastina e análogos relacionados.
Formação de ligação carbono-nitrogênio
O grupo de Erick Carreira desenvolveu métodos catalisados por cobalto e manganês para a hidro - hidrazinação de olefinas.
Tanto Carreira quanto Boger desenvolveram reações de hidroazidação .
Formulários
Em síntese total
A hidratação de Mukaiyama ou suas variantes foram caracterizadas na síntese de (±) -garsubelina A, estigmalona, vinblastina, (±) -cortistatina A, (±) -lahadinina B, ouabagenina, pectenotoxina -2, (±) -indoxamicina B , tricodermatide A, (+) - omphadiol e muitos outros produtos naturais.
No diagrama a seguir, uma aplicação da hidratação de Mukaiyama na síntese total de (±) -garsubelina A é ilustrada:
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A reação de hidratação é catalisada por Co (acac) 2 (acac = 2,4-pentanedionato, mais conhecido como acetilacetonato) e realizada na presença de oxigênio do ar e fenilsilano. Com isopropanol usado como solvente, são obtidos rendimentos de 73%.