Aldehídos y cetonas
Los aldehídos y las cetonas se reducen a alcoholes con hidruros metálicos, y hasta CH2 con las reducciones de Clemmensen y Wolff-Kishner. La elección del hidruro decide la quimioselectividad y la estereoquímica del alcohol. Por oxidación, los aldehídos dan ácidos, y las cetonas, ésteres (reacción de Baeyer-Villiger).
Reducción con hidruros
El NaBH4, suave, reduce aldehídos y cetonas en alcoholes como disolvente sin afectar a ésteres, amidas ni nitrilos; el LiAlH4, mucho más reactivo, reduce todos los grupos carbonílicos y reacciona violentamente con el agua. Repasa la reducción de carbonilos en La Química Orgánica Transparente.
En las ciclohexanonas, el tamaño del hidruro controla la estereoquímica. Los hidruros pequeños atacan preferentemente por la cara axial, que evita la interacción torsional con los enlaces C–H vecinos, y dan el alcohol ecuatorial, el más estable. Los voluminosos, como el L-Selectride (tri-sec-butilborohidruro de litio), atacan por la cara ecuatorial, menos impedida, y dan el alcohol axial.
Con las enonas, el NaBH4 da mezclas de adición 1,2 y 1,4. En la reducción de Luche se añade CeCl3 en metanol: el cerio activa el carbonilo y se forman metoxiborohidruros, más duros, que atacan solo al carbonilo y dan el alcohol alílico. Para la reducción enantioselectiva de cetonas se usan los catalizadores quirales de Corey-Bakshi-Shibata (oxazaborolidinas) o de Noyori (rutenio-BINAP).
Desoxigenación: de C=O a CH2
La reducción de Clemmensen (1913) usa amalgama de cinc en ácido clorhídrico concentrado y caliente, y es útil para las aril cetonas que se obtienen por acilación de Friedel-Crafts. La de Wolff-Kishner (Ludwig Wolff y Nikolái Kizhner, 1911-1912) forma la hidrazona, que en medio básico a alta temperatura pierde N2 y da el carbanión, que se protona; la variante de Huang Minlon la hace en un solo paso en dietilenglicol. Son complementarias: se elige la que tolere los demás grupos de la molécula. Una tercera vía, en condiciones neutras, es la desulfuración de un tioacetal con níquel Raney.
Oxidación: aldehídos y reacción de Baeyer-Villiger
Los aldehídos se oxidan a ácidos con mucha facilidad (oxidación de carbonilos); el método más suave es el de Pinnick, con clorito de sodio y un captor del hipoclorito formado (2-metilbut-2-eno), que respeta los dobles enlaces y los estereocentros contiguos. Las cetonas no se oxidan con facilidad, pero los perácidos insertan un átomo de oxígeno entre el carbonilo y uno de los carbonos contiguos y forman un éster o una lactona: es la reacción de Baeyer-Villiger (1899).
El perácido se adiciona al carbonilo y forma el intermedio de Criegee; uno de los grupos migra al oxígeno a la vez que sale el carboxilato. Migra el grupo que mejor estabiliza la carga positiva parcial: H > alquilo terciario > ciclohexilo ≈ secundario ≈ arilo > primario > metilo. El grupo migra con retención de la configuración.