Reacción en cascada

En química, una reacción en cascada o reacción tándem o reacción dominó es una serie consecutiva de reacciones orgánicas intramoleculares, que suelen proceder a través de intermediarios altamente reactivos. Permite la síntesis orgánica de moléculas multinucleares complejas, a partir de precursores acíclicos. El sustrato contiene muchos grupos funcionales que toman parte en las transformaciones químicas, uno a la vez. Frecuentemente, un grupo funcional es generado in situ a partir de una transformación química previa. La definición incluye el prerrequisito de ser intramolecular, con el fin de distinguir este tipo de reacción, de la reacción multicomponente. En este sentido, difiere de la definición de una cascada bioquímica. Las principales ventajas de una reacción en cascada en síntesis orgánica son que la reacción es rápida debido a su naturaleza intramolecular, la reacción también es limpia, muestra una alta economía de átomos, y no involucra la separación y aislamiento de muchos intermediarios.

Algunas veces, una reacción en cascada es denominada una reacción viviente, puesto que comparte algunas características con la polimerización viviente. En las reacciones en cascada se puede identificar un sitio de iniciación, un medio de propagación, y un medio de terminación. Los ejemplos de reacciones en cascada son numerosos (por ejemplo, la reacción aldólica de Tishchenko, y especialmente en la química de los alquinos (por ejemplo, la cascada de Banert), o las policicloisomerizaciones de poliolefinas. Otras reacciones de copulación de alquinos están clasificadas sobre la base de características comunes, tales como el tipo de compuesto sintetizado, por ejemplo, el modo de cascada espiro:[1]​

Reacción en cascada de modo espiro
Reacción en cascada de modo espiro
Cascada en modo espiro
Cascada en modo espiro

o la cascada en modo lineal fusionado,[2]​ through application of the intramolecular Heck reaction:

Reacción en cascada en modo lineal fusionado
Reacción en cascada en modo lineal fusionado

o la cascada en modo de cremallera.[3]​

Reacción en cascada en modo de cremallera
Reacción en cascada en modo de cremallera

Otras reacciones en cascada están incluidas en las reacciones de Diels-Alder, reacciones de apertura de anillo de oxirano,[4]​[5]​[6]​ y las reacciones de Pauson-Khand.[7]​

Un ejemplo de una reacción en cascada de oxirano está dado por la síntesis de ciertos polímeros en escalera poliéteres:[8]​

Síntesis de poliéteres en escalera
Síntesis de poliéteres en escalera

Este tipo de compuestos en escalera se encuentran en formas de vida marinas, tales como la marea roja. El triepóxido es preparado a partir de un trieno, a través de una epoxidación de Shi asimétrica, y con oxona como agente oxidante primario. El grupo hidroxilo en el triepóxido es activado como un nucleófilo en presencia de la base carbonato de cesio. Los voluminosos grupos trimetilsililo hacen que el poliéter sea formado con la estereoquímica correcta, y son eliminados in situ por fluoruro de cesio.

Referencias

  1. ↑ Barry M. Trost and Yian Shi (1991). «A Pd-Catalyzed Zipper Reaction». J. Am. Chem. Soc. 113: 701-703. doi:10.1021/ja00002a064. 
  2. ↑ M. M. Abelman and L. E. Overman (1988). «Palladium-catalyzed polyene cyclizations of dienyl aryl iodides». J. Am. Chem. Soc. 110 (7): 2328-2329. doi:10.1021/ja00215a068. 
  3. ↑ T. Sugihara, C. Coperet, Z. Owczarczyk, L. S. Harring and E.-i. Negishi (1994). «Deferred Carbonylative Esterification in the Pd-Catalyzed Cyclic Carbometalation-Carbonylation Cascade». J. Am. Chem. Soc. 116 (17): 7923-7924. doi:10.1021/ja00096a070. 
  4. ↑ Ronald Grigg and Visuvanathar Sridharan (1998). «Heterocycles via Pd catalysed molecular queuing processes. Relay switches and the maximisation of molecular complexity». Pure Appl. Chem. 70 (5): 1047-1057. doi:10.1351/pac199870051047. 
  5. ↑ Tandem Reaction Sequences Chris Borths MacMillan Group Meeting November 21, 2000 article
  6. ↑ Xiaomin Jin Cook Group Feb. 11, 2005 Article
  7. ↑ Nakcheol Jeong, Byung Ki Sung, Jin Sung Kim, Soon Bong Park, Sung Deok Seo, Jin Young Shin, Kyu Yeol In, and Yoon Kyung Choi (2002). «Pauson–Khand-type reaction mediated by Rh(I) catalysts». Pure Appl. Chem. 74 (1): 85-91. doi:10.1351/pac200274010085. 
  8. ↑ Graham L. Simpson, Timothy P. Heffron, Estíbaliz Merino, and Timothy F. Jamison (2006). «Ladder Polyether Synthesis via Epoxide-Opening Cascades Using a Disappearing Directing Group». J. Am. Chem. Soc. 128 (4): 1056-1057. doi:10.1021/ja057973p.