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Aniones nitronato y relacionados

Un nitronato (en la nomenclatura IUPAC, azinato) es la base conjugada de un nitroalcano: la forma resonante de un nitrocompuesto desprotonado en α. Los nitronatos se parecen mucho a los enolatos de los compuestos carbonílicos.

Formas resonantes del anión nitronato: carbanión junto a un grupo nitro, y doble enlace C=N con los dos oxígenos cargados negativamente

La desprotonación en el carbono α de un nitroalcano es casi tan fácil como la del OH de un alcohol: su pKa está en torno a 17 en DMSO (en agua, alrededor de 9-10). El grupo nitro estabiliza la carga todavía mejor que un carbonilo.

Una base arranca un hidrógeno del carbono contiguo al grupo nitro del nitroetano, cuyo pKa es 17, y se forma el nitronato, con la carga deslocalizada

La reacción de Henry

La llamada reacción de Henry, descubierta ya en 1895, se basa en los nitronatos: es la adición de un nitroalcano a un aldehído o una cetona en medio básico, una reacción análoga a la aldólica (por eso se llama también reacción nitroaldólica). Los β-nitroalcoholes obtenidos son intermedios muy versátiles:

El nitroalcano y el compuesto carbonílico dan con base un beta-nitroalcohol, que por deshidratación da un nitroalqueno, por oxidación una alfa-nitrocetona y por reducción un beta-aminoalcohol

Su mecanismo no tiene sorpresas: el nitronato nucleófilo ataca al carbono electrófilo del carbonilo y el alcóxido resultante se protona.

El carbono del nitronato ataca al carbonilo del aldehído; el alcóxido formado toma un protón y da el nitroalcohol

Estereoquímica

En ausencia de aditivos, el nitronato y el aldehído se aproximan de forma que se minimicen las repulsiones electrostáticas, es decir, con los átomos de oxígeno, ricos en electrones, en disposición anti. En cuanto a los grupos R, la estereoquímica del aducto depende de su tamaño; suele predominar el diastereómero anti.

Proyecciones de Newman de las dos aproximaciones con los oxígenos en anti: la de la izquierda lleva al producto anti y la de la derecha al producto syn
Producto anti (izquierda) y producto syn (derecha).

La diastereoselectividad puede controlarse añadiendo catalizadores metálicos que se quelan con los átomos de oxígeno y obligan al nitronato y al aldehído a adoptar una disposición gauche. Los grupos R voluminosos siguen prefiriendo, como siempre, la disposición anti. Si el catalizador metálico es enantioméricamente puro, las dos aproximaciones que en principio eran imágenes especulares pasan a ser diastereoméricas, y la reacción no solo es diastereoselectiva, sino también enantioselectiva:

Dos aproximaciones con el metal quelado a los oxígenos del nitronato y del aldehído, que dan los productos de configuración S,R y R,S; el asterisco indica que el catalizador es quiral
(*) = R o S: el catalizador es quiral.

Un ejemplo de síntesis

Síntesis del propranolol