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Riduzioni asimmetriche con LiAlH4 idruro di litio e alluminio

Un riducente molto importante già conosciuto è l’Idruro di Litio e Alluminio, LiAlH4, che vedremo applicato nelle sintesi stereoselettive come nelle riduzioni asimmetriche di aldeidi e chetoni.

LiAlH4 è sono una via molto importante per ottenere diasteroisomeri o enantiomeri differenti.

Le riduzioni asimmetriche le possiamo avere anche con altri agenti riducenti.

Un altro esempio sono i reagenti di GRIGNARD che seguono le stesse indicazioni che vedremo dopo.

Più volte si è detto di quanto sia importante la stereochimica nel campo dei prodotti naturali, nel campo dei farmaci, nel campo delle proprietà di polimeri sintetici e naturali.

Quasi tutti gli amminoacidi essenziali hanno una configurazione assoluta particolare, come gli zuccheri biologicamente più importanti appartengono ad una serie particolare.

Sappiamo che il colesterolo per esempio è uno solo dei possibili 256 stereoisomeri.

E’ quindi capibile perciò che la ricerca di sintesi asimmetriche sia fondamentale per ottenere dei prodotti unici, per avere uno stereoisomero particolare piuttosto che una sua immagine speculare.

Perciò la stereoselettività nelle sintesi organiche è fondamentale e di grande importanza anche a livello economico.

Si definiscono reazioni stereospecifiche quelle reazioni in cui la stereochimica del composto iniziale determina la stereochimica del prodotto finale. L’esempio più classico è la SN2, in cui si può formare un solo prodotto con stereochimica definita.

Le reazioni stereoselettive invece sono quelle in cui si forma in maggioranza uno stereoisomero tra quelli possibili, uno solo degli stereoisomeri prevale.

Reazioni diasteroselettive: in una reazione si introduce un centro stereogeno in una molecola in modo tale che un diasteroisomero si forma in prevalenza rispetto agli altri

Reazioni enantioselettive sono quelle in cui una reazione che può produrre due enantiomeri in realtà ne produce uno in quantità superiore all’altro.

Per studiare la riduzione asimmetrica dei carbonili bisogna trovare la conformazione più favorita

che è quella in cui il gruppo carbonile C=O si trovi perpendicolarmente al gruppo più grande.

In questo modo si permette così al riducente di entrare perpendicolarmente al carbonile e dalla parte opposta al gruppo più voluminoso.

Osservando così gli ingombri sterici si può notare come la possibilità del riducente (H-) di entrare NON è la stessa dalle due parti, per cui un lato è più libero dell’altro.

Ci dobbiamo aspettare perciò una maggiore quantità di un diasteroisomero rispetto all’altro.

L’entrata del riducente comporterà quindi due valori diversi di Energia di Attivazione a seconda del lato da cui entra, e prevale perciò sempre quello che prevede un’energia di attivazione inferiore.

Come diremo dopo il nucleofilo entra sul C=O con un angolo che non è proprio perpendicolare a causa di alcune interazioni del doppietto entrante con il doppio legame.

Ne consegue così che la riduzione asimmetrica di un carbonile è indotta dalla presenza di un centro chirale.

Questo modello di riduzione segue quello che è definito come modello Felkin-Ahn ma ci sono anche molte riduzioni che seguono un modello definito anti Felkin-Ahn.

Si noti che lo ione idruro H- entra sul C del gruppo carbonile con un angolo maggiore di 90°, tra i 100 ed i 107°, chiamato angolo di Dunitz, dal lato dove non è presente il fenile perché è il lato meno ingombrato. La ragione di questo angolo di Dunitz è da ricercare nel compromesso che il doppietto entrante si deve sovrapporre all’orbitale LUMO del Carbonile minimizzando le interazioni con il doppietto dell’Orbitale HOMO.

In questo caso si ha quella che è stata definita induzione asimmetrica, in cui un Carbonio asimmetrico già presente induce la formazione di una coppia di diasteroisomeri piuttosto che un’altra. –>

Analisi del Prodotto finale prevalente

A seconda del gruppo legato al carbonile si ricavano differenti arricchimenti diasteromerici come mostrato in questa figura

By V8rik at the English-language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16246255