[Wade L.G.] - Química Orgánica Tomo 1

14-13 Apertura del anillo de los epóxidos catalizada por una base 651
Este carbocatión inicial es atacado por otro enlace doble, lo que conduce a la formación de
otro anillo y otro carbocatión terciario. Una repetición de este proceso conduce al intermediario
ciclado mostrado en la figura 14-6. Observe que esta secuencia de pasos convierte un materia
prima acíclica aquiral (escualeno) en un compuesto con cuatro anillos y siete átomos de carbono
asimétricos. La secuencia catalizada por una enzima se lleva a cabo con rendimientos
altos y una estereoespecificidad completa, proporcionando un ejemplo notable de la inducción
asimétrica en un sistema biológico.
PR O B LEM A 1 4 -2 4
Muestre el resto del mecanismo para la formación del intermediario ciclado en la figura 14-6.
La mayoría de los éteres no experimentan sustituciones o eliminaciones nucleofílicas en condiciones
básicas, debido a que un ion alcóxido es un mal grupo saliente. Sin embargo, los epóxidos
tienen alrededor de 105 kJ/m ol (25 kcal/m ol) de tensión de anillo que se libera al abrirse
el anillo, y esta tensión es suficiente para compensar el mal grupo saliente alcóxido. La figura
14-8 compara los perfiles de energía para el ataque nucleofílico sobre un éter y sobre un epóxido.
El epóxido inicial es casi 105 kJ/m ol (25 kcal/m ol) mayor en energía que el éter, y su
desplazamiento tiene una energía de activación menor.
14-13
Apertura del anillo
de los epóxidos
catalizada por
una base
105 kJ
tensión
de anillo
H O :- R — O — R'
•• —w
coordenada de reacción
HO — R
" O R '
■ FIGURA 14-8
Fterfiles de energía de los ataques
nucleofílicos sobre éteres y epóxidos.
Un epóxido es mayor en energía que un
éter acíclico por una tensión de anillo
de casi 105 kJ/mol (25 kcal/mol).
La tensión de anillo se libera en el
producto, dando una energía similar
a la de los productos a partir del éter
acíclico. La liberación de la tensión
del anillo hace que el desplazamiento
de un epóxido sea termodinámicamente
favorable.
La reacción de un epóxido con el ion hidróxido conduce al mismo producto que la apertura
del epóxido catalizada por un ácido: un 1,2-diol (glicol), con una estereoquímica anti. De hecho,
puede utilizarse una reacción catalizada por un ácido o una catalizada por una base para abrir un
epóxido, pero la reacción catalizada por un ácido se lleva a cabo bajo condiciones más suaves.
A menos que esté presente un grupo funcional sensible a ácido, se prefiere la hidrólisis catalizada
por un ácido.
MECANISMO 14-4
Apertura d e epóxidos catalizada por una base
Las bases y los nucleófilos fuertes no atacan y rompen la mayoría de los éteres. Sin embargo,
los epóxidos son más reactivos debido a que la apertura del epóxido libera la tensión
del anillo de tres miembros. Las bases fuertes pueden atacar y abrir epóxidos, aun cuando
el grupo saliente sea un alcóxido.
Paso 1: una base fuerte ataca y abre el anillo a un alcóxido.
1,2-epoxiciclopentano
(Continúa)