Descubren un procedimiento para hacer viables las reacciones de sustitución nucleofílica bimolecular (SN2) en alcoholes terciarios

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Todo alumno que haya cursado Química Orgánica básica debe de haber oído que los alcoholes primarios dan fácilmente reacciones de sustitución nucleofílica bimolecular (SN2), pero no los alcoholes terciarios. (Lo mismo sucede con los halogenuros terciarios respecto de los primarios.) Recordaremos que un alcohol terciario es aquel en el que el grupo -OH está unido a un carbono terciario, que es un carbono enlazado (además de con el grupo -OH) con otros tres carbonos.

Recordaremos también que una reacción SN2 consiste en romperse el enlace que une a un grupo químico con un carbono y simultáneamente formarse otro enlace con otro grupo químico por el lado opuesto, sucediendo en esta reacción una inversión geométrica parecida a la que se produce cuando un paraguas se “vuelve” por el viento. (Esto se llama técnicamente inversión estereoquímica.)

Moving Model of Substitution Reaction

En la imagen animada el carbono de color azul es equivalente a un carbono primario, pues tiene un solo sustituyente o hidrógeno: (el átomo verde, que es un halógeno). Un grupo OH (rojo/blanco) ataca por la posición opuesta al halógeno, lo que hace que los tres hidrógenos del carbono de desplacen hacía “atrás”. Este es el mecanismo SN2. Pero si en vez de los tres hidrógenos el carbono está unido a tres restos más voluminosos (es decir, dicho de otro modo, si tuviéramos un carbono terciario en vez de primario), estos restos dificultarían la entrada del atacante. Se dice que existe  impedimento estérico, Por eso la  SN2 tiende a no producirse en compuestos terciarios.

Por ello, cuando en un alcohol terciario se quiere sustituir un grupo -OH por otro grupo se recurre a otro mecanismo, el denominado SN1, con el inconveniente de que este mecanismo a veces no permite obtener el producto deseado.

Pero ahora, químicos del Instituto de Investigación Scripps, de La Jolla (Estados Unidos)  han encontrado una forma de provocar fácilmente en alcoholes terciarios reacciones equivalentes a las sustituciones nucleofílica bimoleculares SN2, siendo además el método teóricamente extensible a otros compuestos terciarios.

La importancia del trabajo radica en que ahora podrían sintetizarse fármacos que requieren por vías que siguen un mecanismo del tipo SN2. Por ejemplo, ciertos isocianoterpenos que se aplican contra la malaria y el cáncer y que se extraen costosamente de organismos marinos difícilmente se pueden sintetizar actualmente en laboratorios porque exigen un mecanismo tipo SN2; con el nuevo método probablemente se podrá obtenerlos fácilmente a partir de terpenos, de los que se dispone en abundancia, según ha asegurado el investigador principal de este trabajo, Ryan A. Shenvi,

El método que ha desarrollado Shenvi junto a su colega de investigación Sergey V. Pronin les ha permitido convertir alcoholes terciarios el isonitrilos y aminas terciarios. Para ello emplean un catalizador ácido de Lewis nitrogenado que facilita la formación de un enlace C-N.

El trabajo fue publicado en Nature días pasados: Sergey V. Pronin, Christopher A. Reiher y Ryan A. Shenvi: Stereoinversion of tertiary alcohols to tertiary-alkyl isonitriles and amines, Nature 501, 195–199 (12 septiembre 2013)

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Más información sobre las reacciones de sustitución (y eliminación) nucleofílica en Triplenlace:

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