Oxidación de Baeyer-Villiger

Oxidación de Baeyer-Villiger

Claudia De León, PhD.§

Resumen. La oxidación de Baeyer Villiger permite convertir cetonas en ésteres usando peroxiácidos o peróxido de hidrógeno como agente oxidante. Aunque el mecanismo fue completamente elucidado por Doering y Dorfman en 1953, todavía se desconoce la naturaleza de los factores que rigen la aptitud migratoria de los grupos alquílicos. Algunos ejemplos que emplean la oxidación de Baeyer-Villiger como uno de los pasos clave en síntesis total son la síntesis del sistema CD funcionalizado de Taxol® y la síntesis total de (-)-acetilaranotin.

Introducción

La transformación de cetonas a ésteres y de cetonas cíclicas en lactonas o hidroxiácidos por oxidación con peroxiácidos fue descubierta en 1899 por el alemán Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer (1835-1917) y el químico suizo Victor Villiger (1868-1934) mientras investigaban el rompimiento de cetonas cíclicas. Esta reacción fue posteriormente nombrada en honor a sus descubridores la oxidación de Baeyer-Villiger.1

Generalidades

La oxidación de cetonas que emplea este método tiene las siguientes características:

(1) Tolera la presencia de varios grupos funcionales en la molécula, por ejemplo, aún con cetonas α,β-insaturadas, la oxidación se lleva a cabo en la grupo carbonilo y no en el doble enlace carbono, carbono.

(2) La regioquímica depende de la aptitud migratoria de los diferentes grupos alquílicos. Para los compuestos acíclicos, R debe ser secundario, terciario o vinílico. Para cetonas asimétricas, el orden aproximado de migración es alquilo terciario > alquilo secundario >  arilo > alquilo primario > metilo. En algunos casos, especialmente en el de los biciclos, otros aspectos estereoelectrónicos pueden influenciar la preferencia de migración de los grupos.

(3) El paso de rearreglo se lleva a cabo con retención de la estereoquímica del grupo que migra.

(4) Una gran variedad de peroxiácidos pueden usarse como agentes oxidantes de la reacción.

(5) La oxidación también puede realizarse de forma asimétrica en cetonas racémicas o proquirales usando enzimas o catalizadores quirales de metales de transición.

La actividad de los diferentes agentes oxidantes que peuden usarse en la oxidación de Baeyer-Villiger, es la siguiente: CF3CO3H > ácido monopermaleico > ácido monoperftálico > ácido 3,5-dinitroperbenzoico > ácido p-nitroperbenzoico > mCPBA ~ ácido perfórmico > ácido perbenzoico > ácido peracético >> H2O2 > tBuOOH.2

[pic 1]

§ Catedrática de Química Orgánica II, Facultad de Ingeniería, Universidad Mariano Gálvez.

Recientemente, se han realizado esfuerzos considerables para promover la oxidación de Baeyer-Villiger de forma catalítica preservando al mismo tiempo la alta regio- y estereoselectividad de la reacción. Alguno de los catalizadores más prometedores son los ácidos selénicos substituidos que se generan in situ de diaril diselenuros con peróxido de hidrógeno (activación por método Syper).2,3

Figura 1. Esquema general de la oxidación de Baeyer-Villiger a) con cetonas b) con cetonas cíclicas.

a)[pic 2]

b) [pic 3]

Mecanismo

En 1953, Doering y Dorfman clarificaron el mecanismo realizando un experimento con marcadores isotópicos. Sus resultados experimentales confirmaron la hipótesis de Criegee  presentada en 1948. En el primer paso, se protona el grupo carbonílico para incrementar su electrofilicidad, luego el peroxiácido adiciona sus especies catiónicas para forma el llamado intermediario de Criegee (un aducto). Cuando el ácido carboxílico (R1COOH) se separa de este intermediario, se forma un sustituyente con un oxígeno deficiente en electrones que de inmediato sufre una migración de alquilo. Esta migración y la pérdida del ácido carboxílico ocurren un proceso concertado.

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