Vinología

En química orgánica , la vinilología es la transmisión de efectos electrónicos a través de un sistema de enlace orgánico conjugado . ^{[ 1 ]} El concepto fue introducido en 1926 por Ludwig Claisen para explicar las propiedades ácidas de la formilacetona y cetoaldehídos relacionados . La formilacetona, técnicamente CH ₃ (C=O)CH ₂ CH=O , solo existe en la forma ionizada CH ₃ (C−O ⁻ )=CH−CH=O o CH ₃ (C=O)−CH=CH−O ⁻ . ^{[ 2 ]} Su forma adjetival, viníloga , se utiliza para describir grupos funcionales en los que las fracciones estándar del grupo están separadas por un doble enlace carbono-carbono .

Por ejemplo, un ácido carboxílico se define como un grupo carbonilo ( C=O ) unido directamente a un grupo hidroxilo ( OH ): O=C–OH. Un ácido carboxílico vinílico tiene una unidad vinilo ( −HC=CH− , vinileno) entre los dos grupos que definen el ácido: O=C–C=C–OH. La resonancia habitual de un carboxilato puede propagarse a través del alqueno de un carboxilato vinílico. De igual modo, la 3-dimetilaminoacroleína es el análogo amida vinílogo de la dimetilformamida .

Debido a la transmisión de información electrónica a través de la conjugación, los grupos funcionales vinílicos suelen poseer una reactividad o propiedades químicas " análogas " en comparación con el grupo funcional original . Por lo tanto, la vinílogía es una heurística útil para predecir el comportamiento de sistemas que son estructuralmente similares pero que contienen enlaces C=C intermedios conjugados a los grupos funcionales unidos. Por ejemplo, una propiedad clave de los ácidos carboxílicos es su acidez de Brønsted . El ácido carboxílico más simple, el ácido fórmico ( HC(=O)−OH ), es un ácido orgánico moderadamente fuerte con un pKa _de 3,7 . Cabría esperar que los ácidos carboxílicos vinílicos tuvieran una acidez similar. De hecho, el vinílico del ácido fórmico, el 2-formil-1-eten-1-ol, HC(=O)−CH=CH−OH, tiene una acidez de Brønsted sustancial, con un pKa estimado de _~ 5–6. En particular, los ácidos carboxílicos vinílicos son ácidos sustancialmente más fuertes que los enoles típicos (pKa ~ ₁₂ ). La vitamina C ( ácido ascórbico , véase más abajo ) es un ejemplo biológicamente importante de un ácido carboxílico vinílico.

La inserción de un o- o p - fenileno (es decir, un anillo de benceno en la orientación 1,2 o 1,4) también produce algunas similitudes en la reactividad (denominada fenilología ), aunque el efecto fenilólogo es generalmente más débil, ya que la conjugación a través del anillo arilo requiere considerar formas de resonancia o intermedios en los que se interrumpe la aromaticidad . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Se cree que las reacciones vinílogas ocurren cuando los orbitales de los dobles enlaces del grupo vinilo y de un grupo electroatractor (EWG; los orbitales π) se alinean y, por lo tanto, pueden superponerse y mezclarse (es decir, están conjugados ). La deslocalización electrónica permite que el EWG reciba densidad electrónica mediante la participación del sistema conjugado.

Un ejemplo clásico de vinilología es la acidez relativamente alta del hidrógeno γ en CH₃CH =CHC(O)R . La _acidez del grupo metilo terminal es similar a la de la metilcetona _CH₃C ( O)R . ^{[ 5 ]}

Las reacciones vinílogas también incluyen adiciones conjugadas , donde un nucleófilo reacciona en el extremo vinilo, de forma similar a la adición del nucleófilo al carbonilo de la metilcetona. En una variante viníloga de la reacción aldólica , un electrófilo es atacado por un enolato vinílogo nucleofílico (véase la primera y la siguiente imagen). El enolato vinílogo reacciona en la posición terminal del sistema de doble enlace (el carbono γ), en lugar del carbono α inmediatamente adyacente al carbonilo, como ocurriría con un enolato simple. Los electrófilos alílicos suelen reaccionar mediante ataque vinílogo de un nucleófilo en lugar de adición directa.

Otro ejemplo de reactividad viníloga: el ácido ascórbico (vitamina C) se comporta como un ácido carboxílico vinílogo debido a la participación de su grupo carbonilo, un grupo vinilo dentro del anillo y el par de electrones no enlazantes del grupo hidroxilo que actúa como sistema conjugado . La acidez del protón hidroxilo en el extremo del grupo vinilo en el ácido ascórbico es más comparable a la de un ácido carboxílico típico que a la de un alcohol , porque dos estructuras de resonancia principales estabilizan la carga negativa en la base conjugada del ácido ascórbico (estructuras central y derecha en la última imagen), de forma análoga a las dos estructuras de resonancia que estabilizan la carga negativa en el anión que resulta de la eliminación de un protón de un ácido carboxílico simple (véase la primera imagen).

• Lisboa, Marilda P.; Hoang, Tung T.; Dudley, Gregory B. (2011). "Adición nucleofílica en tándem / Fragmentación de triflatos de acilo vinílicos: 2-metil-2-(1-oxo-5-heptinil)-1,3-ditiano" . Organic Syntheses . 88 : 353. doi : 10.15227/orgsyn.088.0353 .