Reazione di Wittig: meccanismo

La reazione di Wittig, dal nome del chimico tedesco Georg Wittig, premio Nobel per la chimica nel 1979, avviene tra un’aldeide o un chetone e un’ilide del fosforo ed è usata per sostituire un gruppo carbonilico con un gruppo alchenico.

Pertanto la reazione di Witting costituisce una strategia sintetica per convertire aldeidi e chetoni in alcheni. I due reagenti della reazione di Witting sono composti contenenti un gruppo carbonilico come aldeidi e chetoni, ma non gli esteri o le ammidi e un’ilide

Un’ilide è un sale interno formato per rimozione di un protone da un atomo di carbonio adiacente ad un eteroatomo che ha una carica positiva. Le ilidi del fosforo, note come reagenti di Wittig, costituiscono il reagente per ottenere un alchene in cui la posizione del doppio legame è determinata senza ambiguità.

I carboni carbonilici sono eccellenti elettrofili, e reagiscono con nucleofili come i reattivi di Grignard, idruri metallici, organolitio e molte altre specie. Quindi si può immaginare il primo stadio della reazione di Wittig come l’attacco del carbonio nucleofilo dell’ilide al carbonio elettrofilo carbonilico, fornendo una specie con una carica negativa sull’ossigeno e una carica positiva sul fosforo.

La reazione di Witting è, in un certo senso, la reazione inversa dell’ozonolisi dell’alchene in cui i doppi legami sono  scissi per formare gruppi carbonilici:

Meccanismo della reazione di Wittig

La reazione di Wittig procede attraverso più stadi:

1° Stadio: nel primo stadio una fosfina trisostituita reagisce con un alogenuro alchilico per dare un sale di fosfonio .Un  esempio di reazione è il seguente:

trifenilfosfina + ioduro di metile → ioduro di metiltrifenilfosfonio

: P(C₆H₅)₃  +CH₃I  → [P(CH₃)(C₆H₅)₃]⁺ I^–

2° Stadio: i sali di fosfonio, per azione di una base forte, generalmente fenil litio danno gli alchidenfosforani. Questi composti sono considerati come un ibrido di risonanza tra due strutture di cui l’ilide, un carbanione con carattere dipolare meglio rappresenta la reattività del composto.

→ [P(CH₃)(C₆H₅)₃]⁺ I^– + base – HX → [(C₆H₅)₃P=CH₂↔ (C₆H₅)₃P⁺– ^–CH₂] metilentrifenilfosforano

Le ilidi stabilizzate dalla risonanza di due strutture sono spesso colorate intensamente. Una delle due strutture è costituita da una forma zwitterionica che presenta cariche positive e negative su atomi adiacenti. Queste sono preparate in soluzione e non vengono generalmente isolate: l’ilide infatti è generata in situ nel corso della reazione di Wittig. Questo è il classico meccanismo di “addizione”  a volte chiamato “addizione 1,2”  ai carbonili.  Il secondo passaggio della reazione di Wittig, quindi, è l’attacco dell’ossigeno risultante al fosforo, dando un anello a 4 elementi.

L’anello a 4 elementi ha una vita molto breve e si scompone rapidamente, tramite un processo chiamato  cicloaddizione inversa [2+2] , per dare i prodotti finali: un ossido di fosfina (in questo caso “ossido di trifenilfosfina”) e il nuovo alchene.

Classificazione delle ilidi

Le ilidi essere rappresentate da due strutture di risonanza:  una con un doppio legame tra il fosforo e il carbonio e la seconda, dove questi atomi hanno cariche formali opposte

Le ilidi sono classificate in due tipologia a seconda della loro stabilità relativa:

a)      Ilidi non stabilizzate. Le ilidi con gruppi elettrondonatore sul carbonio carico negativamente sono meno stabili e reagiscono più velocemente. Pertanto la reazioni di Wittig che avvengono in presenza di un’ilide non stabilizzata è effettuata in atmosfera inerte.

b)      Ilidi stabilizzate. Le ilidi con gruppi elettronattrattori sul carbonio carico negativamente sono più stabili a causa della coniugazione

E’ stato osservato che la geometria del prodotto finale dipende dalla stabilità dell’ilide. Le ilidi non stabilizzate danno (Z)- alcheni mentre quelle stabilizzate danno (E)- alcheni.

Meccanismo della reazione di Witting

La reazione di Witting è una reazione di addizione-eliminazione nucleofila e, in questo senso, è ancora un po’ come le altre reazioni di aldeidi e chetoni come quelle con cianuri, alcoli o ammine.

Tuttavia, il meccanismo è leggermente diverso e coinvolge un intermedio ciclico

Nella prima fase avviene un’addizione nucleofila del carbonio carico negativamente presente nell’ilide sul carbonio carbonilico per dare una betaina che può ciclizzare per dare un intermedio con un ciclo a quattro termini che a sua volta si decompone in un alchene e un ossido di fosfina

Questa reazione quindi trasforma i legami C=O delle aldeidi e dei chetoni in legami C=C ed è il metodo più frequentemente usato per sintetizzare gli alcheni. La reazione è esotermica e, benché sia le aldeidi che i chetoni sono entrambi reattivi, le aldeidi reagiscono con maggiore facilità.

La reazione di Wittig è uno strumento molto importante nella chimica organica, utilizzato non solo nei laboratori ma anche nell’industria per la sintesi di derivati ​​del β-carotene e della vitamina A .

Analisi retrosintetica

Per prevedere i reagenti di una reazione di Wittig, si rompe il legame C=C e si mette un ossigeno su un’estremità e (Ph)₃P sull’altra estremità del legame:

Potrebbero quindi esserci due diversi prodotti di reazione di un composto carbonilico e di un reagente di Wittig per preparare l’alchene dato.

Quindi, per determinare la via preferita, bisogna tener presente che il reagente di Wittig viene preparato tramite una reazione SN₂ e ciò implica che è più facile da ottenere un carbonio meno sostituito collegato a P(PH)₃ 3 ed è quindi è la via preferita

Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica