Reazione di Michael

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La reazione di Michael, descritta per prima volta nel 1887 dal chimico americano Arthur Michael, è una reazione di chimica organica appartenente alla classe delle addizioni coniugate. È uno dei metodi principali per la formazione di legami deboli C-C e se ne conoscono molte varianti asimmetriche.[1][2]

Definizione[modifica | modifica sorgente]

La reazione, come originariamente definita dallo stesso Michael,[3][4] consiste nell'addizione nucleofila di anioni enolato di un derivato metilenico (di un chetone o di un'aldeide) a composti carbonilici alfa-beta insaturi, e precisamente al carbonio β, definiti accettori di Michael. Una definizione successiva, avanzata da Kohler,[5] è l'addizione 1,4 di un carbonio nucleofilo doppiamente stabilizzato ad un composto carbonilico α,β-insaturo. Alcuni esempi di nucleofili includono i beta-chetoesteri, i malonati ed i beta-cianoesteri. Il prodotto risultante contiene un utilissimo composto 1,5-diossigenato.

Esempi classici di reazione di Michael sono le reazioni tra dietil malonato e il dietil fumarato (accettore di Michael),[6] quella del ossido mesitile e il dietil malonato,[7] quella tra dietil malonato e il metil crotonato,[8] quella del 2-nitropropano ed il metil acrilato,[9] quella dell' etil fenilcianoacetato e l'acrilonitrile[10] e quella del nitropropano con il metil vinil chetone.[11]

Tali trasformazioni richiedono quale catalizzatore uno ione come lo OH-. Qualora la reazione avvenga sotto controllo termodinamico, e cioè in condizioni di equilibrio, essa si ottiene più facilmente se l'enolato deriva da composti con protoni piuttosto acidi (pKA<14). Se la reazione si verifica invece sotto il controllo cinetico gli accettori di Michael possono reagire con molte tipologie di ioni enolato.

L'addizione di Michael è un importante metodo di formazione di legami C-C diastereoselettivi ed enantioselettivi. Una classica sequenza tandem di Michael e di addizione aldolica è l'anellazione di Robinson.

Meccanismo[modifica | modifica sorgente]

Il meccanismo di reazione, schematizzato qui di fianco, è di tipo nucleofilo (R un residuo alcossi): meccanismo generale della reazione di Michael

dettaglio della reazione di Michael

La deprotonazione di 1 da parte della base (che è anche il solvente in molti casi) fornisce un carbanione 2 stabilizzato dalla risonanza (2a e 2b). Il nucleofilo quindi reagisce con l'alchene 3 elettrofilo formando l'intermedio 4. La base protonata cede quindi il protone all'intermedio dando il prodotto finale 5.

Reazione asimmetrica di Michael[modifica | modifica sorgente]

Sono stati fatti studi approfonditi sulle reazioni asimmetriche della reazione di addizione di Michael. Il protocollo più comune coinvolge un sale d'ammonio quaternario chirale derivato dall'alcaloide Cinconina, od un catalizzatore organometallico, che usa una enammina o uno ione imminio per lo stato intermedio d'attivazione della reazione attraverso una ammina secondaria, come la prolina.

Esempio: il cicloesanone e il nitrostirene reagiscono per mezzo della prolina derivatizzta da un acido protico come l'acido p-toluensolfonico[12]. L'addizione di tipo syn è favorita in questo caso del 99%.

Addizione di Mukaiyama-Michael[modifica | modifica sorgente]

Nella reazione di addizione di Mukaiyama-Michael il nucleofilo è un silil etere ed il catalizzatore generalmente impiegato è il tetracloruro di titanio:[13][14]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Ian Hunt, Chapter 18: Enols and Enolates — The Michael Addition reaction, University of Calgary.
  2. ^ Clayden et al, Organic Chemistry
  3. ^ Arthur Michael, Ueber die Addition von Natriumacetessig- und Natriummalonsäureäthern zu den Aethern ungesättigter Säuren in Journal für Praktische Chemie, vol. 35, n. 1, 1887, pp. 349-356. DOI:10.1002/prac.18870350136.
  4. ^ Arthur Michael, Ueber die Addition von Natriumacetessig- und Natriummalonsäureäther zu den Aethern ungesättigter Säuren in Journal für Praktische Chemie, vol. 49, n. 1, 1894, pp. 20-29. DOI:10.1002/prac.18940490103.
  5. ^ Kohler. J. Am. Chem. Soc., 1907, 37, 385; ibid., 1935, 57, 1316.
  6. ^ H. T. Clarke and T. F. Murray, 1,1,2,3-Propanetetracarboxylic acid, tetraethyl ester, 1941.
  7. ^ R. L. Shriner and H. R. Todd, 1,3-Cyclohexanedione, 5,5-dimethyl-, 1943.
  8. ^ James Cason, β-Methylglutaric anhydride, 1963.
  9. ^ R. B. Moffett, Methyl γ-Methyl-γ-nitrovalerate.
  10. ^ E. C. Horning and A. F. Finelli, α-Phenyl-α-carbethoxyglutaronitrile, 1963.
  11. ^ Conversion of Nitro to Carbonyl by Ozonolysis of Nitronates: 2,5-Heptanedione, 1988.
  12. ^ Sunil V. Pansare and Keyur Pandya, Simple Diamine- and Triamine-Protonic Acid Catalysts for the Enantioselective Michael Addition of Cyclic Ketones to Nitroalkenes in J. Am. Chem. Soc., vol. 128, n. 30, 2006, pp. 9624 - 9625. DOI:10.1021/ja062701n.
  13. ^ Mukaiyama, T., Titanium Tetrachloride in Organic Synthesis [New synthetic methods (21)] in Angew. Chem., Int. Ed. Engl., vol. 16, 1977, pp. 817-826. DOI:10.1002/anie.197708171.
  14. ^ Alex R. Lippert, Juthanat Kaeobamrung, and Jeffrey W. Bode, Synthesis of Oligosubstituted Bullvalones: Shapeshifting Molecules Under Basic Conditions in J. Am. Chem. Soc., vol. 128, n. 46, 2006, pp. 14738 - 14739. DOI:10.1021/ja063900+.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

chimica Portale Chimica: Il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia