Ring-closing Metathesis: guía completa
Este artículo fue publicado por el autor Editores el 09/02/2025 y actualizado el 09/02/2025. Esta en la categoria Artículos.
La metátesis de cierre de anillo, también conocida como RCM (por sus siglas en inglés), es una reacción química potente y versátil que permite la formación de enlaces carbono-carbono. Esta técnica se ha convertido en una herramienta fundamental en la síntesis orgánica debido a su capacidad para generar anillos y compuestos policíclicos con una alta estereoselectividad. A continuación, presentamos una guía completa sobre la RCM, incluyendo su mecanismo, optimización y aplicaciones.
Mecanismo de la RCM
El mecanismo de la RCM involucra dos etapas principales: la formación de un complejo metal-carbeno y la metátesis de los dobles enlaces carbono-carbono. El proceso comienza con la coordinación del catalizador de metal de transición al doble enlace del sustrato, seguido de la migración de un grupo alquilo desde uno de los carbonos al metal, generando un intermedio metal-carbeno. Posteriormente, el carbeno se inserta en el doble enlace del segundo sustrato, cerrando el anillo y regenerando el catalizador.
La RCM puede catalizarse eficientemente con diferentes metales de transición, como el rutenio, el molibdeno y el tungsteno. Sin embargo, el catalizador más utilizado es el rutenio graso (RuCl2(CH=CHPh)), desarrollado por Grubbs en 1992. Este catalizador ofrece una alta actividad, estabilidad y selectividad en una amplia gama de substratos.
Optimización de la RCM
La optimización de la RCM implica el ajuste de varios parámetros experimentales, como la concentración de los reactivos, la temperatura de reacción y el tipo de solvente. A continuación, presentamos algunas recomendaciones para optimizar la RCM:
- Concentración de los reactivos: Aumentar la concentración de los reactivos puede acelerar la reacción y mejorar el rendimiento. Sin embargo, values concentraciones excesivas pueden provocar reacciones secundarias indeseadas.
- Temperatura de reacción: La RCM generalmente se lleva a cabo a temperatura ambiente o a reflujo. Una temperatura más alta puede acelerar la reacción, pero también aumentar la probabilidad de reacciones secundarias.
- Solvente: El solvente adecuado puede mejorar la solubilidad de los reactivos y el catalizador, favoreciendo la formación del complejo metal-carbeno. Los solventes polares, como el cloruro de metileno y el tetrahidrofurano, suelen ser buenas opciones para la RCM.
- Catalizador: El tipo y la cantidad de catalizador pueden influir en la velocidad y el rendimiento de la RCM. El rutenio graso es el catalizador más común, pero existen otros catalizadores, como el catalizador de Grubbs de segunda generación y el catalizador de Hoveyda-Grubbs, que ofrecen diferentes propiedades y pueden ser más adecuados para determinados substratos.
Aplicaciones de la RCM
La RCM tiene una amplia gama de aplicaciones en la síntesis orgánica, desde la formación de anillos simples hasta la generación de compuestos policíclicos y naturales. Algunos ejemplos de aplicaciones de la RCM incluyen:
- Síntesis de anillos: La RCM permite la formación eficiente de anillos de diferentes tamaños y con diversas funcionalidades. Por ejemplo, la RCM se ha utilizado para sintetizar anillos de cinco, seis y siete miembros con altos rendimientos y estereoselectividad.
- Síntesis de compuestos policíclicos: La RCM también es útil para la synthesis de compuestos policíclicos, como los terpenos y los alcaloides. La RCM puede generar enlaces carbono-carbono entre diferentes anillos, creando estructuras policíclicas complejas.
- Síntesis de naturales: La RCM ha desempeñado un papel clave en la synthesis de numerosos naturales, como la prostaglandina F2α, el taxol y el resveratrol. La RCM permite la formación de los enlaces carbono-carbono necesarios para construir la estructura tridimensional de estos compuestos.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la RCM?
La RCM es una reacción química que permite la formación de enlaces carbono-carbono entre dos dobles enlaces carbono-carbono. La RCM se cataliza con metales de transición y ofrece una alta estereoselectividad y versatilidad.
¿Cómo funciona la RCM?
La RCM involucra dos etapas principales: la formación de un complejo metal-carbeno y la metátesis de los dobles enlaces carbono-carbono. El proceso comienza con la coordinación del catalizador al doble enlace del sustrato, seguida de la migración de un grupo alquilo y la formación del intermedio metal-carbeno. Posteriormente, el carbeno se inserta en el doble enlace del segundo sustrato, cerrando el anillo y regenerando el catalizador.
¿Qué catalizadores se utilizan en la RCM?
El catalizador más común en la RCM es el rutenio graso (RuCl2(CH=CHPh)), desarrollado por Grubbs en 1992. Sin embargo, existen otros catalizadores, como el catalizador de Grubbs de segunda generación y el catalizador de Hoveyda-Grubbs, que ofrecen diferentes propiedades y pueden ser más adecuados para determinados substratos.
¿Para qué se utiliza la RCM?
La RCM se utiliza en la síntesis orgánica para la formación de anillos y compuestos policíclicos, y en la synthesis de numerosos naturales. La RCM permite la formación de enlaces carbono-carbono entre dos dobles enlaces carbono-carbono, con una alta estereoselectividad y versatilidad.
Referencias
- Grubbs, R. H. (1992). The Grubbs' catalyst: ruthenium-based initiators for olefin metathesis. Accounts of chemical research, 25(5), 217-225.
- Grubbs, R. H., & Schrock, R. R. (2004). Catalysis by living olefin metathesis. Chemical Society Reviews, 33(3), 229-238.
- Mol, J. C., & Zhang, J. (2012). Recent advances in ring-closing metathesis catalyzed by ruthenium and molybdenum complexes. Current organic chemistry, 16(6), 655-672.
- Schwab, M. (2019). Olefin metathesis: catalysts and mechanisms. Chemical Society Reviews, 48(15), 3983-4006.
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