La reazione di Wittig è una trasformazione di sintesi organica che converte un gruppo carbonilico in un doppio legame carbonio-carbonio. In termini operativi, l’ossigeno di un’aldeide o chetone viene sostituito dal frammento carbonioso di un’ilide del fosforo, generando un alchene nella posizione esatta occupata dal carbonile di partenza.
Il pregio della reazione non è soltanto formare un alchene, ma decidere dove collocarlo: il carbonio carbonilico diventa uno dei due atomi del doppio legame, mentre l’altro deriva dall’ilide. Per questo la Wittig è uno strumento retrosintetico naturale quando una molecola bersaglio contiene un alchene ottenibile “tagliando” il doppio legame e risalendo a un carbonile.
Meccanismo essenziale
L’ilide di fosforo può essere rappresentata con una forma neutra, \mathrm{Ph_3P=CR^3R^4}, e con una forma zwitterionica, \mathrm{Ph_3P^+-C^-R^3R^4}. La componente carbanionica attacca il carbonile, formando una betaina; questa si chiude in un intermedio ciclico a quattro membri, l’ossafosfetano, che collassa poi in alchene e ossido di trifenilfosfina.
La forte stabilità del legame \mathrm{P=O} in \mathrm{Ph_3P=O} fornisce una spinta termodinamica importante. Dal punto di vista sintetico, però, non basta ricordare il prodotto finale: la natura dell’ilide, la reattività del carbonile e l’ingombro sterico determinano resa e selettività.
Scelta dell’ilide e stereochimica
La selettività E/Z dipende dal tipo di ilide e dalle condizioni. Le ilidi non stabilizzate, prive di gruppi elettronattrattori direttamente legati al carbonio nucleofilo, tendono spesso a dare alcheni Z. Le ilidi stabilizzate, per esempio con esteri, chetoni o nitrili coniugati al carbonio dell’ilide, portano più facilmente ad alcheni E. Le ilidi semistabilizzate, come quelle benziliche o alliliche, sono intermedie e richiedono maggiore cautela previsionale.
| Elemento da scegliere | Indicazione operativa | Effetto sul prodotto |
|---|---|---|
| Carbonile | \displaystyle \mathrm{RCHO} reagisce in genere più rapidamente di \displaystyle \mathrm{R_2C=O} | le aldeidi danno spesso rese migliori dei chetoni ingombrati |
| Ilide non stabilizzata | \displaystyle \mathrm{Ph_3P=CHR} con sostituenti alchilici | formazione frequente dell’alchene \displaystyle Z |
| Ilide stabilizzata | \displaystyle \mathrm{Ph_3P=CHCO_2R}, \displaystyle \mathrm{Ph_3P=CHCOR}, \displaystyle \mathrm{Ph_3P=CHCN} | maggiore tendenza verso l’alchene \displaystyle E |
| Sottoprodotto | \displaystyle \mathrm{Ph_3P=O} | la formazione del legame \displaystyle \mathrm{P=O} rende favorevole il collasso dell’ossafosfetano |
Uso ingegneristico e limiti
In progettazione di sintesi, la Wittig è utile quando serve trasformare un carbonile in un alchene senza passare da eliminazioni meno selettive. È particolarmente efficace su aldeidi e chetoni non troppo ingombrati; su substrati molto stericamente schermati, o in presenza di gruppi funzionali sensibili a basi forti, la preparazione e l’uso dell’ilide possono diventare il punto critico.
Un errore comune è trattare la reazione come una generica “olefinazione” senza distinguere tra posizione del doppio legame e stereochimica. La posizione è in genere molto controllabile perché deriva dal carbonile scelto; la geometria E/Z, invece, va prevista a partire dal tipo di ilide e non va assunta automaticamente.
Vedi anche: composti carbonilici, stereochimica, condensazione aldolica, addizione di Michael.