Reacción de Alder-eno

El componente eno puede ser una molécula que contenga un enlace π y un hidrógeno activo en la posición alílica, propargílica o α. Los posibles grupos funcionales que pueden funcionar como componentes eno incluyen a los olefínicos, acetilénicos, alénicos, aromáticos, ciclopropilos, y hetero-carbono. [4] Por lo general, el hidrógeno alílico de los componentes alénicos participan en las reacciones eno, pero en el caso de los alenilsilanos, el átomo de hidrógeno alénico α al sustituyente de silicio es el transferido, dándose así un sililalquino. El fenol puede actuar como un componente eno, por ejemplo en la reacción con dihidropirano, pero se requieren altas temperaturas (150-170 °C). Sin embargo, los grupos eno con alta tensión y anillos pequeños fusionados sufren reacciones eno a temperaturas mucho más bajas. Además, los componentes que contienen los enlaces carbonilo (C = O), imino (C = N) y tiocarbonilo (C = S) han sido reportados, pero tales casos son raros.^[4]

Los enófilos son moléculas que contienen al menos un enlace π con sustituyentes electroatractores que reducen significativamente el Orbital más Bajo Desocupado (miniatura) del enlace π. Los enófilos pueden contener enlaces carbono-carbono múltiples (olefinas, acetilenos, benzinos), enlaces carbono-hetero múltiples (C = O en el caso de las reacciones carbonil-eno, C = N, C = S, C ≡ P), enlaces múltiples hetero-hetero (N = N, O = O, Si = Sí, N = O, S = O), sistemas de cumuleno (N = S = O, N = S = N, C = C = O, C = C = S, SO2) y sistemas π con carga formal positiva (C=N⁺, C=S⁺, C≡O⁺, C≡N⁺).^[4]

La reacción Alder-eno es una reacción pericíclica. El modo de adición del enófilo al grupo eno en la reacción Alder-eno térmica puede ser descrito como suprafacial, donde se da la interacción de tres componentes: los orbitales HOMO del eno, el orbital LUMO del enlace CH alílico del ene y el LUMO del enófilo (Figura 2).^[5]

La naturaleza concertada del proceso eno ha sido sustentada experimentalmente,^[6] y la reacción puede ser designada como [_σ2_s + _π2_s + _π2_s] en la notación de Woodward-Hoffmann.^[5] El estado de transición propuesto para la reacción eno térmica del propeno con el formaldehído tiene una conformación de sobre, con un ángulo de enlace C-O-H de 155º^o, tal y como fue calculado en el nivel 3-21G.^[7]

El estudio de las reacciones de carbonilos promovidos por ácidos de Lewis, tales como los procesos glioxilato-eno catalizados por aluminio, (Figura 4), ha alentado a considerar una conformación parecida al de silla para el estado de transición. La ventaja de este modelo es el hecho de que los parámetros estéricos tales como 1,3-diaxial y la repulsión 1,2-diecuatorial son fáciles de visualizar, lo que permite predicciones precisas sobre la diastereoselectividad de muchas reacciones.^[3]

Cuando un mecanismo concertado es geométricamente desfavorable, una reacción térmica eno puede ocurrir a través de una vía birradical no concertada, sino por pasos. Por ejemplo, la reacción eno del ciclopenteno y ciclohexeno con azodicarboxilato de dietilo puede ser catalizada por iniciadores de radicales libres. El carácter gradual del proceso se ve favorecido por la estabilidad de los radicales ciclopentenilo y ciclohexenilo, así como la dificultad de ciclopenteno y ciclohexeno de obtener la geometría óptima de un proceso concertado.^[8]

Así como en el caso de cicloadición, el éxito de una reacción eno es determinada en gran medida por la accesibilidad estérica del hidrógeno alílico del eno. En general, los átomos de hidrógenos metílicos y metilénicos se abstraen mucho más fácilmente que el hidrógeno del metino. En las reacciones térmicas eno, el orden de reactividad de la abstracción del átomo de Hidrógeno es primario> secundario> terciario, independientemente de la estabilidad termodinámica de los productos de olefinas internas. En reacciones promovidas por ácidos de Lewis, el par enófilo - ácido de Lewis determina en gran medida la relativa facilidad de abstracción de hidrógenos de metilo vs metileno.^[3]

La orientación de una adición eno puede predecirse a partir de la estabilización relativa de las cargas parciales desarrolladas en un estado de transición asimétrica, con la consecuente formación del enlace σ. El regioisómero más favorecido vendrá del estado de transición en el que las cargas transitorios son más estables por la orientación del par eno-enófilo.^[4]

Respecto a la diastereoselectividad con respecto a los nuevos centros quirales formados, se ha observado una preferencia cualitativa al isómero endo, pero los efectos estéricos pueden modificar esta preferencia (Figura 6).^[3]

Las reacciones eno intramoleculares proceden debido a que tienen entropías de activación negativas menores que sus contrapartes intrermoleculares, por lo que proceden con mayor facilidad; ocurren incluso en los casos de enófilos simples, tales como alquenos no activados y alquinos.^[9] Las altas regio-y estereoselectividades que se pueden obtener en estas reacciones pueden ofrecer un control considerable en la síntesis de sistemas de anillos complicados.

Teniendo en cuenta la posición de conexión del ene y el enófilo, Oppolzer ha clasificado a las reacciones eno térmicas y catalizadas por ácidos de Lewis intramoleculares como los tipos I, II y III. Snider ha añadido un tipo de reacción IV (Figura 7). En estas reacciones, el solapamiento orbital entre la eno y enológico es en gran parte controlado por la geometría de la aproximación de los componentes.^[4]