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COMPUESTOS ORGANOMETALICOS EN SINTESIS ORGANICA
BUNSEN prepara y caracteriza el Oxido de Alcarsina (C4H12As2O)
FRANKLAND prepara y caracteriza el dietilcinc (Et2Zn)
WANKLYN prepara el etilsodio EtNa
REFORMATZKY obtiene el primer organocinc con utilidad sintética
GRIGNARD descubre y emplea magnesianos (RMgX)
CADET prepara tetrametildiarsenina pero no lo caracteriza
ZEISE prepara la Sal de Zeise K(PtCl3(C2H4)
1760
1830
1843
1849
1860
1890
1900
1907
1930
1951
POPE describe el primer ejemplo de enlace σ-metal con un metal de transición(Me3PtCl)
Se comienza el desarrollo de la Química Organometálica con metales de transiciónHEIN (complejos metálicos); HIEBER (complejos metal carbonilo)
Wilkinson & Pauson describen el ferroceno
....un poco de Historia...
COMPUESTOS ORGANOMETALICOS EN SINTESIS ORGANICA
OXIDACION DE WACKER
METATESIS DE OLEFINAS
HIDROFORMILACION
POLIMERIZACION
1938
1955
1959
1964
1970 CARBONILACION DE METANOL
....cronología de algunas aplicaciones
industriales...
ENLACE EN COMPUESTOS ORGANOMETALICOS
Enlaceiónico
Enlaces dos electrones Y tres centros (puente)
EnlacecovalentesMetales de transición
Enlaces σ-Metal y π-MetalComplejos
IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIAVIIIA
LiNaKRbCsFr
BeMg
ZnCdHg
LiMg
Zn
COMPUESTOS ORGANOMETALICOS GRUPOS IA, IIA, IIB (1,2,12)
ORGANOLITIOSFORMULA GENERAL: RLi (R=Csp3, Csp2, Csp)
NOMENCLATURA: MeLi=Metil litio; PhLi=Fenil litio; CH2=CHLi: Vinil litio
2. Metalación directa
SINTESIS
R-X + 2Li RLiEt2O + XLi (R generalmente Csp3)1. Intercambio Metal-halogeno
COMPUESTOS ORGANOLITICOS
R X
R X Li
LiR Li
Li
R Cl
+.+ +
.+ +
MecanismoAnión radical
RadicalCarbanión
COMPUESTOS ORGANOLITICOS
ESTRUCTURANormalmente no se encuentran en solución en forma monomérica sino formando agregados de estructura más compleja en los que el átomo de carbono actúa como átomo puente entre dos atomos de Litio.En solución son frecuentes los equilibrios entre monómeros y distintas formas de agregación y el predominio de una de las formas depende de la naturaleza del grupo R, temperatura y, sobre todo, disolvente.
Tetramero Trimero Dimero Monomero Par iónico Iones separados
En disolventes apolares(hidrocarburos)
En disolventes de polaridad media(THF, MeOMe, 1,3-dioxolano)
En disolventes de elevada polaridad y coordinantes(DMSO, HMPA, DMPU, TMEDA,PMDTA, éteres corona)
COMPUESTOS ORGANOLITICOS
REACTIVIDAD
El carácter fuertemente electropositivo del metal induce un enlace con elevada polaridad y le confiere al carbono unido al metal características típicas de un carbanión. Por ello las dos principales aplicaciones de los compuestosorganolíticos son como reactivos nucleofilos y bases orgánicas.
COMPUESTOS ORGANOLITICOS
?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 hexametilfosfonil-triamida o se añaden otras bases orgánicas como terc-butóxido potásico.
E
E-R
A-H
R-H
+
R Li +
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.
REACTIVIDAD
COMPUESTOS ORGANOLITICOSREACTIVIDAD
Litio diisopropilamiduro(Lithium Diisopropylamide)
MeMe
N HMe
Me
MeMe
N LiMe
Me
NSiMe3MeSi
H NSiMe3MeSi
Li
N MeMeMe
MeH
N MeMeMeMe
Li
Bu-Li
+Bu-H
Bu-HBu-H
++
Litio hexametildisilazano(Lithium hexametildisilazane)
Litio tetrametilpiperidinaLithium tetrametilpiperidine)
LTMP
LDA
LHMDS
O HS SH H
OMe
CH2H
S SH Li
O Li
OMe
CH2Li
OMe
CH2
Li
R X H
R X Li
Bu-Li
+
++
X = O, S, N
Bu-HBu-H
Bu-H
COMPUESTOS ORGANOLITICOSREACTIVIDAD
OH
H
OH
HLi
ROH
HH
R
OR1
H OR
HH
R1
OR1
R2
OR
R2H
R1
O
R1 OR2O
R1 OR2
Li
R
O
R1 R
OR
RLi
R1 OR
RH
R1
R-Li
R-Li
H2O
2. H2O
2. H2O
H2O
1.
1.
COMPUESTOS ORGANOLITICOSREACTIVIDAD
O HR
O
R
R1
O H
O C60
O
OC63 OR Li
O
R1
O S O
OS
OR Li
OS
OR H
OS
OR Cl
OS
OR Me
Me R
OC
101 NR Li
R1
OC
107 NR H
R1
R-LiCH3-X
R-CH2CH2-X
R-CH2=CH2
SN
E
H2O
Cl2MeI
H2O
R1-N=C=O
COMPUESTOS ORGANOLITICOSREACTIVIDAD
Li HBr
S CO2NMe2OMe
SLi
t-Bu-Li/t-BuOK
TMEDA
BuLi
THF
RLi RLi
COMPUESTOS ORGANOLITICOSREACTIVIDAD
??
ORTO-LITIACION
COMPUESTOS ORGANOLITICOS
REACTIVIDAD: orto-litiación
YR
H
LiR
YR
Li¨ ¨
Tipos de grupos orto-orientadores:
1. Grupos fuertemente electroatractores:
CONR2, SO2NR2, COOR,.....
2. Grupos moderadamente electroatractores o moderadamente electrodonadores:
F, CF3, CH2NR2, OCH2OMe, OR, SR.....
Tipos de grupos orto-orientadores:
1. Grupos fuertemente electroatractores:
CONR2, SO2NR2, COOR,.....
2. Grupos moderadamente electroatractores o moderadamente electrodonadores:
F, CF3, CH2NR2, OCH2OMe, OR, SR.....
COMPUESTOS ORGANOLITICOS
REACTIVIDAD: orto-litiación
YR
H
LiR
YR
Li¨ ¨
SO2NMe2
H
SO2NMe2
Li
SO2NMe2
Me
SO2NMe2
Me
Me
OH
SO2NMe2
SiMe3
SO2NMe2
E
E +
Bu-Li
THF
1. I-Me
1. MeCOMe
2. H2O
2. H2O
1. Me3Si-Cl2. H2O
Equilibrio de Schlenk
Especies en disolución
ORGANOMAGNESIANOS: REACTIVOS DE GRIGNARD
Estructura general R-Mg-X
REACTIVOS DE GRIGNARD: SINTESIS Y ESTRUCTURA
REACTIVOS DE GRIGNARD: REACTIVIDAD
ORGANOLITICOS vs. REACTIVOS DE GRIGNARD
•Más reactivos como nucleófilos
•Bases más fuertes
•Más selectivos como nucleófilos
•No se emplean como bases
Ambos incompatibles con •Agua•Oxígeno•Grupos con hidrógenos ácidos:
Acidos carboxilicosAlcoholes, fenoles, tiolesAminas, amidas......
Ambos incompatibles con •Agua•Oxígeno•Grupos con hidrógenos ácidos:
Acidos carboxilicosAlcoholes, fenoles, tiolesAminas, amidas......
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
STRUCTURE OF THE LITHIUM DIALKYLCOPPER COMPLEX
CuLiR
R
This s truc ture is an ove rs implific ation.
The ac tual c omple x is known to be a dime r.Althoug h the re is a gre at de al of de bate ,Li2Cu2(CH4)4 is thought to have a “c lus te r”s truc ture s imilar to the one s hown be low.
Cu
Cu
LiLi
CH3
CH3
CH3
H3CThe me c hanis m by whic hit works is c omplic ate d.It probably involve s s ing lee le c tron trans fe rs to thes ubs trate making radic alswhic h c ombine .
We will s how the re ac tionsand not atte mpt to drawany me c hanis m.
Esta estructura no responde a la realidad.
Es una forma simplificada de representación
Esta estructura es la mas probable.
Posiblemente se forma a traves de procesos
radicalicos y acoplamientos
Estructura
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 R-Li + I2Cu2
Et2O 2 ILi + "(CuR)n"R-Li R2CuLi
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
Síntesis 2.-A partir de un alquillitio e ioduro de Cu(I).PnBu3El método permite obtener organocupratos de litio con grupos alquilo secundarios y terciarios que no son asequibles por el método anterior.
2 t-BuLi + ICu.PnBu3 "t-Bu2CuLi.PnBu3" + ILi
3-A partir de un organolítico y un alquiluro de cobreEl 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 catalíticaelectrofila.
R X R Li
R Li Cu
R
R
Li
2 + CuI0°Cether
Li
R-X + R2CuLi R-R + R-Cu + LiX0 o C
etherX = Cl, Br, I
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
R2CuLi
Reaccionan como organolíticos o reactivos de Grignard
Reaccionan como organocupratos
O
EtEt
MeOH
Me2CuLi
O
R-Mt
Mt=Li, MgX
Me2CuLi
Reactividad
ALQUILACION
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
Reactividad (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.
R R1 R2CuLi + R1-X
THFt.a.
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.
OOH
Me
-(CH2)10-I CO2H + (Et)2CuLiEt2O
-40 ºC-(CH2)10-CO2HEt
+ (Me)2CuLi
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.
Br Me MeMe
Me
Me Br MeMe
MeMe
Me
(s-Bu)2CuLi + 93%
( )2CuLi + 12%
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
Reactividad (organocupratos) La sustitución de haluros vinílicos no es posible con
organolíticos o magnesianos, sin embargo se consiguefacilmente con cupratos. Igualmente los cupratos reaccionan con ioduros aromáticos en un proceso análogo a la sustitución vinílica.
RBr Me2CuLi
RMe
I Me2CuLi Me
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.
RBr
Cu MeMe
Me
Ph
Me
Ph
Me2CuI Li+ III Li CuIMe LiBr
Los derivados halogenados bencílicos y arílicos también dan la reacción de sustitución sin embargo los propargílicosreaccionan en la parte terminal del acetileno conduciendo a alenos.
Br
OMeOMe OMeOMe
Me
Br Me2CuLi Me
HR
Cl Me2CuLiC CH-MeC
HR
n-Bu2CuLi
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
Reactividad (organocupratos)
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 divinilcupratostranscurrecon retención de la configuración del doble enlace.
Me
Br EtH Ph2CuLi Me
Et
H
Ph
O
Cl H O
CO2Me
Me CuLi
O
H O
CO2Me
Me H
H
OTs
Me2CuLiMe
( )2
Reactividad (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.
O
R
Me2CuLi
OHR
Me OH
R Me
+
89%4%
La reacción se produce en el carbono estericamente menos impedido produciéndose la apertura del epoxido y formación del alcohol.
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
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.
Ph2CuLiO
R Cl
O
R PhEt2O ,-78ºC
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.
O
R H
Me2CuLi OH
R HMe
Me MeO
Me2CuLiMe Me
OHMe
-78ºC
-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).
O
R1OH
R1
R
R-Li O
R1RR2CuLi
Reactividad (organoliticos/organomagnesianos)
ORGANOCUPRATOS DE LITIOReactividad (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-C5H11CuLi
OMe
OEt
O(CH2)5CO2Et
THPO
Et2O
n-C5H11OMe
OEt
O(CH2)5CO2Et
THPO
[ ]2
+
-20 ºC Prostanoides
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:
OH
OTBDMSCuLi
OHH
OTBDMS
OH
OTBDMS( )
2+
1,8 RLi, ICu, SMe21,8 éter:THF, 10 h
0 : 65
2,0 RLi, BrCu.SMe22:1 éter:THF, 14 h 17 : 20
ORGANOCUPRATOS DE LITIO
Reactividad (organoliticos/organomagnesianos) La adición conjugada en presencia de electrófilos puede dar lugar a dobles funcionalizaciones
O
R1
O
R1R
O
R1R
O
E+ O
R1RE
Br
O
Ph
O
Ph
R2CuLi
1.Ph2CuLi
2. +
Utilizando cupratos adecuados se pueden obtener compuestos dicarbonílicos diversos
O O-Me
CuLi
O
OMe
O3
H3O+
O
O
OMeO
Me
ON
RCuLi
NMe2
O
N
R
NMe2 H3O+ O
O
R
( )2
( )2
