COMPUESTOS ORGANOMETALICOS EN SINTESIS ORGANICA

Transcripción

1 ...un poco de istoria... CMPUESTS GANMETALICS EN SINTESIS GANICA CADET prepara tetrametildiarsenina pero no lo caracteriza ZEISE prepara la Sal de Zeise K(PtCl 3 (C 2 4 ) BUNSEN prepara y caracteriza el xido de Alcarsina (C 4 12 As 2 ) FANKLAND prepara y caracteriza el dietilcinc (Et 2 Zn) WANKLYN prepara el etilsodio EtNa EFMATZKY obtiene el primer organocinc con utilidad sintética GIGNAD descubre y emplea magnesianos (MgX) PPE describe el primer ejemplo de enlace σ-metal con un metal de transición ( 3 PtCl) Se comienza el desarrollo de la Química rganometálica con metales de transición EIN (complejos metálicos); IEBE (complejos metal carbonilo) Wilkinson & Pauson describen el ferroceno

2 CMPUESTS GANMETALICS EN SINTESIS GANICA...cronología de algunas aplicaciones industriales IDFMILACIN 1955 PLIMEIZACIN 1959 XIDACIN DE WACKE 1964 METATESIS DE LEFINAS 1970 CABNILACIN DE METANL

3 ENLACE EN CMPUESTS GANMETALICS Enlaces dos electrones Y tres centros (puente) Enlace iónico tales de transición Enlaces σ-tal y π-tal Complejos Enlace covalentes

4 IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIAVIIIA Na K b Cs Fr Be Mg Mg Zn Cd g

5 CMPUESTS GANMETALICS GUPS IA, IIA, IIB (1,2,12) GANLITIS FMULA GENEAL: (=Csp 3, Csp 2, Csp) NMENCLATUA: =til litio; Ph=Fenil litio; C 2 =C: Vinil litio SINTESIS 1. Intercambio tal-halogeno -X 2 Et 2 X ( generalmente Csp 3 ) 2. talación directa

6 CMPUESTS GANLITICS canismo Anión radical X X.. Cl Carbanión adical

7 CMPUESTS GANLITICS ESTUCTUA rmalmente no se encuentran en solución en forma monomérica sino formando agregados de estructura más pleja en los que el átomo de carbono actúa como átomo puente entre dos atomos de tio.en solución son cuentes los equilibrios entre monómeros y distintas formas de agregación y el predominio de una de las mas depende de la naturaleza del grupo, temperatura y, sobre todo, disolvente. Tetramero Trimero Dimero Monomero En disolventes apolares (hidrocarburos) En disolventes de polaridad media (TF,, 1,3-dioxolano) Par iónico Iones separados En disolventes de elevada polaridad y coordinantes (DMS, MPA, DMPU, TMEDA, PMDTA, éteres corona)

8 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD carácter fuertemente electropositivo del metal induce un enlace con elevada polaridad y le nfiere al carbono unido al metal características típicas de un carbanión. Por ello las dos incipales aplicaciones de los compuestosorganolíticos son como reactivos nucleofilos y bases gánicas.

9 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD La reactividad tanto frente a electrofilos como ácidos depende en gran medida del estado de agregación del compuesto organolítico. En general, las especies monoméricas son más reactivas que los agregados. E A- E- -?Como conseguir especies monoméricas? Para conseguir la desagregación se recurre al empleo del organolitio en disolventes polares y con capacidad de coordinación con el metal. Eteres y aminas son los más empleados para conseguir esta función. En los casos más extremos se recurre al empleo de co-solventes como hexametilfosfoniltriamida o se añaden otras bases orgánicas como terc-butóxido potásico.

10 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD tio hexametildisilazano (thium hexametildisilazane) LTMP N N Bu- Si Si 3 N Si N Si 3 LMDS Bu- tio tetrametilpiperidina thium tetrametilpiperidine) Bu- N N LDA Bu- tio diisopropilamiduro (thium Diisopropylamide)

11 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD X X =, S, N X S S S S Bu- Bu- Bu- C 2 Bu- C 2 C 2

12 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD

13 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD C 107 N C 101 N 1 C N=C= C 60 1 C 3 -X S N - 1 -C 2 C 2 -X E S -C 2 =C 2 S 2 S Cl 2 I S S Cl

14 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD Br Bu TF t-bu-/t-buk TMEDA? S C 2 N 2? S T-LITIACIN

15 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD: orto-litiación Y Y Tipos Tipos de de grupos grupos orto-orientadores: orto-orientadores: Grupos Grupos fuertemente fuertemente electroatractores: electroatractores: CN CN 2, S 2 N 2, C,... 2, S 2 N 2, C, Grupos Grupos moderadamente moderadamente electroatractores electroatractores o o moderadamente moderadamente electrodonadores: electrodonadores: F, F, CF CF 3, 3, C C 2 N 2 N 2, 2, C C 2,, S... 2,, S...

16 CMPUESTS GANLITICS EACTIVIDAD: orto-litiación Y Y S 2 N 2 E E 1. 3 Si-Cl 2. 2 S 2 N 2 Si 3 S 2 N 2 Bu- TF S 2 N 2 1. I S 2 N 2 1. C 2. 2 S 2 N 2

17 GANMAGNESIANS: EACTIVS DE GIGNAD Estructura general -Mg-X Equilibrio de Schlenk Especies en disolución

18 EACTIVS DE GIGNAD: SINTESIS Y ESTUCTUA

19 EACTIVS DE GIGNAD: EACTIVIDAD

20 GANLITICS vs. EACTIVS DE GIGNAD Más reactivos como nucleófilos Bases más fuertes Más selectivos como nucleófilos No se emplean como bases Ambos Ambos incompatibles incompatibles con con Agua Agua xígeno xígeno Grupos Grupos con con hidrógenos hidrógenos ácidos: ácidos: Acidos Acidoscarboxilicos carboxilicos Alcoholes, Alcoholes, fenoles, fenoles, tioles tioles Aminas, Aminas, amidas... amidas...

21 GANCUPATS DE LITI Estructura STUCTUE F TE LITIUM DIALKYLCPPE CMPLEX Cu Esta estructura no responde a la realidad. This s truc ture is an ove rs implific ation. The Es actual una complex forma is simplificada known to be a de dimer. Although there is a great deal of debate, representación 2 Cu 2 (C 4 ) 4 is thoug ht to have a c lus te r structure similar to the one shown below. 3 C C 3 Cu Cu C 3 C 3 The mechanism by which it works is c omplic ate d. It probably involves single e le c tron mas trans probable. fe rs to the substrate making radicals whic h c ombine. Esta estructura es la Posiblemente se forma a traves de procesos radicalicos y acoplamientos We will show the reactions and not atte mpt to draw any mechanism. Síntesis La síntesis de los cupratos de litio se puede llevar a cabo por los métodos siguientes: 1.-A partir de un organolítico e ioduro cuproso El método no es aplicable para la obtención de cupratos con restos alquilo secundarios y terciarios pero si funciona bien para restos alquílicos primarios, arílicos y vinílicos. 2 - I 2 Cu 2 Et 2 2 I "(Cu)n" - 2 Cu

22 GANCUPATS DE LITI Síntesis 2.-A partir de un alquillitio e ioduro de Cu(I).PnBu3 El método permite obtener organocupratos de litio con grupos alquilo secundarios y terciarios que no son asequibles por el método anterior. 2 t-bu ICu.P n Bu 3 "t-bu 2 Cu.P n Bu 3 " I 3-A partir de un organolítico y un alquiluro de cobre El método es más laborioso experimentalmente que los anteriores ya que hay que preparar previamente y manejar el alquiluro de cobre. Sin embrago presenta como ventaja que el cuprato está exento de sales de litio. En general los dos primeros métodos generan cupratos más reactivos ya que el ioduro de litio ejerce una activiada catalítica electrofila. X 0 C 2 CuI Cu ether

23 GANCUPATS DE LITI eactividad 2 Cu eaccionan como organocupratos eaccionan como organolíticos o reactivos de Grignard ALQUILACIN Et 2 Cu Et 0 o C -X 2 Cu - -Cu X ether X = Cl, Br, I Mt=, MgX -Mt 2 Cu

24 GANCUPATS DE LITI eactividad (organocupratos) Los cupratos de litio producen la sustitución de un halógeno en un derivado halogenado, especialmente cuando este es un derivado iodado. La reacción no tiene limitaciones en la naturaleza del resto del cuprato. 2 Cu 1 -X TF t.a. 1 La reacción es compatible con grupos ácidos y carbonilos exceptuando los aldehidos no conjugados y algún tipo de cetonas, aunque frente a estas en general son poco reactivos. -(C 2 ) 10 - I C 2 (Et) 2 Cu () 2 Cu Et 2-40 ºC Et -(C 2 ) 10 -C 2 La reacción transcurre con buen rendimiento cuando se emplean derivados halogenados primarios; con los secundarios la reacción conduce a bajos rendimientos y con los terciarios no se produce la reacción de acoplamiento. Por esta razón los restos secundarios y terciarios del alcano deberán ser aportados por el dialquilcuprato. (s-bu) 2 Cu Br 93% ( ) 2 Cu Br 12%

25 GANCUPATS DE LITI eactividad (organocupratos) La sustitución de haluros vinílicos no es posible con organolíticos o magnesianos, sin embargo se consigue facilmente con cupratos. Igualmente los cupratos reaccionan con ioduros aromáticos en un proceso análogo a la sustitución vinílica. Br I 2 Cu 2 Cu El mecanismo de la reacción difiere sustancialmente de una reacción de sustitución nucleófila e involucra una coordinación del grupo alquilo y el vinilo (o arilo) con el cobre que actua como centro activo para la formación del enlace en un proceso de oxido-reducción. Br Ph 2 Cu I III Cu I Br Cu Ph n-bu 2 Cu Los derivados halogenados bencílicos y arílicos también dan la reacción de sustitución sin embargo los propargílicos reaccionan en la parte terminal del acetileno conduciendo a alenos. Br Br 2 Cu Cl 2 Cu C C C-

26 GANCUPATS DE LITI La reacción se produce en el carbono estericamente menos impedido produciéndose la apertura del epoxido y formación del alcohol. eactividad (organocupratos) Ph 2 Cu Br Et Et Ph Desde el punto de vista estereoquímico, la reacción con haluros quirales (o tosilatos) transcurre con inversión de la configuración y la reacción de bromuros de vinilo o divinilcupratos transcurrecon retención de la configuración del doble enlace. Cl Ts 2 Cu ( ) Cu 2 C 2 C 2 eactividad (organoliticos/organomagnesianos) Aparte de la reacción de acoplamiento con derivados halogenados los cupratos pueden reaccionar con diversos grupos funcionales de forma similar a como lo hacen organoliticos y magnesianos. 2 Cu 4% 89%

27 GANCUPATS DE LITI eactividad (organoliticos/organomagnesianos) La reacción de cupratos con cloruros de ácido es uno de los métodos útiles para la preparación de cetonas porque el proceso, a baja temperatura, es mucho más selectivo que la reacción conorganolíticos o reactivos de Grignard y el proceso se puede controlar debido a la menor reactividad del cuprato. Cl Ph 2 Cu Et 2,-78ºC Ph Los cupratos reaccionan con aldehidos de forma rápida a temperaturas incluso inferiores -90 ºC; La reacción con cetonas es mucho más lenta y aquellas que están impedidas requieren temperaturas elevadas que producen la descomposición del cuprato. 2 Cu -78ºC 2 Cu -10 ºC Los cupratos dan casi exclusivamente el producto de adición conjugada (reacción de Michael) cuando reaccionan con enonas. En esto difieren de los organolíticos y magnesianos que reaccionan preferentemente en el carbonilo (adición-1,2) Cu 1

28 GANCUPATS DE LITI eactividad (organoliticos/organomagnesianos) La reacción no está limitada a cupratos y enonas sencillas sino que se ha empleado con sistemas relativamente complejos en varias síntesis totales. n-c 5 Cu [ 11 ] 2 (C 2 ) 5 C 2 Et Et 2 (C 2 ) 5 C 2 Et TP -20 ºC Et Prostanoides TP n-c 5 11 Et La reacción con aldehidos insaturados puede conducir a mezclas de adición-1,4 y adición-1,2 cuya composición se puede modificar variando las condiciones de reacción: TBDMS TBDMS ( ) 2 Cu TBDMS 1,8, ICu, S 2 1,8 éter:tf, 10 h 2,0, BrCu.S 2 2:1 éter:tf, 14 h 0 : : 20

29 GANCUPATS DE LITI eactividad (organoliticos/organomagnesianos) La adición conjugada en presencia de electrófilos puede dar lugar a dobles funcionalizaciones 1 2 Cu 1 1 E E 1 1.Ph 2 Cu 2. Br Ph Ph Utilizando cupratos adecuados se pueden obtener compuestos dicarbonílicos diversos - ( ) 2 Cu 3 3 N N 2 Cu ( ) 2 N N 2 3