Reacciones intramoleculares de cicloadición de Diels-Alder

Reacciones intramoleculares

¿Alguna vez has jugado al viejo juego de la ‘serpiente’, donde la serpiente deambula por el mapa, creciendo cada vez más? No quieres que la serpiente se enrolle y se golpee contra sí misma, o de lo contrario morirás. Al principio es difícil (si no imposible) tropezar contigo mismo. Debido a que su serpiente es tan corta, no puede enrollarse y alcanzar el otro extremo. Pero a medida que la serpiente crece, se vuelve cada vez más fácil que un extremo choque con el otro extremo. Lo mismo ocurre con las moléculas. Cuanto más larga se vuelve la molécula, más fácil es chocar contra sí misma. Sin embargo, cuando las moléculas «chocan» entre sí, se produce una reacción en lugar de «muerte».

Cuando una molécula es lo suficientemente larga, puede envolver y reaccionar consigo misma. A menudo, cuando esto sucede, se forman moléculas cíclicas (porque dos extremos de la misma cadena se unen). Cuando se trata de reacciones intramoleculares de Diels-Alder , se forman dos porciones cíclicas.

Recuerde, la reacción de Diels-Alder forma un anillo de 6 miembros (un ciclohexágono) a partir de un dieno y un dienófilo. Un dieno es una cadena de 4 carbonos con un doble enlace, luego un enlace sencillo, luego otro doble enlace. Para que reaccione, debe poder rotar (o ya rotar) a la conformación cis. Un dienófilo es simplemente un doble enlace entre dos átomos de carbono. Pero dado que en una reacción intramolecular el dieno y el dienófilo están en la misma molécula, la molécula gira para formar otro anillo.

La reacción de Diels-Alder ocurre cuando un dieno y un dienófilo reaccionan para formar un nuevo anillo de 6 miembros.

Longitud de la cadena

Entonces, ¿cuánto tiempo de molécula debemos tener para que se produzca una reacción intramolecular? Para resolver esto, debemos considerar: ¿el anillo resultante es estable?

Así que veamos el 1,3,6-trihepteno:

Esta reacción no puede ocurrir porque la tensión de un anillo de tres carbonos es demasiado

Esta reacción no podría ocurrir porque el anillo entre los carbonos 4, 5, 6 es muy inestable. Normalmente, los anillos no se vuelven estables hasta que tienen al menos 5 miembros, por lo que debe haber al menos 3 carbonos entre el dieno y el dienófilo. Por tanto, la reacción intramolecular de Diels-Alder más pequeña se produciría con el 1,3,8-trinoneno:

Es necesario que haya al menos 3 carbonos entre el dieno y el dienófilo para que se produzca una reacción intramolecular.

Otros sustituyentes

El dieno y el dienófilo NO necesitan estar en los extremos de la cadena para que ocurra una reacción intramolecular de Diels-Alder. De hecho, los sustituyentes adicionales podrían hacerlo más reactivo, al igual que con una reacción típica de Diels-Alder. Esta reacción podría ocurrir en el medio de una molécula, formando nuevos anillos en el centro.

Los sustituyentes como COOH pueden ayudar a que la reacción ocurra más rápido

Los grupos de extracción de electrones en el dienófilo lo hacen más reactivo. Incluso las cadenas de carbono simples unidas al dienófilo pueden retirar electrones, haciéndolo más reactivo. A menudo, los grupos de ácido carboxílico (COOH) están unidos al dienófilo, lo que lo hace muy reactivo.

Las moléculas complejas pueden sufrir reacciones intramoleculares de Diels-Alder. Muchas hormonas y medicamentos se crean utilizando estas reacciones. Por ejemplo, para formar codinaeopsina, un antipalúdico, los científicos plantean la hipótesis de que se produce una reacción intramolecular de Diels-Alder:

La codinaeopsina se forma con una reacción intramolecular de Diels-Alder

¿Puedes ver dónde ocurre la reacción de Diels-Alder? Ocurre cerca de la parte inferior de la molécula (como se dibuja aquí). Dado que hay 4 átomos de carbono entre el dieno y el dienófilo, el resultado son 2 nuevos anillos de 6 miembros.

El círculo rojo en el reactivo muestra dónde ocurre la reacción; los dos círculos rojos en el producto indican dónde se formaron los dos nuevos anillos

Resumen de la lección

La reacción de Diels-Alder forma un nuevo anillo de 6 miembros a partir de un dieno y un dienófilo . Cuando el dieno y el dienófilo están en la misma molécula, se produce una reacción intramolecular de Diels-Alder . En una reacción intramolecular de Diels-Alder se forman dos nuevos anillos. Es necesario que haya suficientes átomos entre el dieno y el dienófilo para que el segundo anillo pueda formar al menos un pentágono (por lo que debe haber al menos 3 átomos de carbono entre el dieno y el dienófilo). Los sustituyentes adicionales pueden ayudar a que esta reacción ocurra más rápido. Esta reacción se usa para formar muchos compuestos, incluidas hormonas y medicamentos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador