Compuestos organometálicos con zirconio

Compuestos organometálicos con zirconio
Un zirconoceno
h5
Benceno
reflujo
Benceno
reflujo
Benceno,
temp. amb
CH2Cl2, -78 C
Producto A: se adiciona 1 eq. MeLi, 6 eq. ZnCl2
Producto B: sin adicionar algún otro reactivo
globo
THF, 25 C, 30 min
25 C, 2 horas
La hidrometalación es la adición de un hidruro metálico a través de un enlace doble o triple
El zirconio es un metal de transición bastante abundante en el mismo grupo que
ese metal muy útil titanio con estados de oxidación estables de + 2 y + 4
Barra de cristal de
titanio, 99,995%
Barra de cristal de
circonio, 99,97%
Barra de cristal de
hafnio, >99,9%
El circonio (del persa zargun, que significa «color dorado») fue
descubierto en 1789 por Martin Heinrich Klaproth a partir del
circón (Zr [SiO4]) piedra preciosa conocida desde la
antigüedad.
En 1824 Jons Jakov Berzelius lo aisló en estado impuro; hasta
1914 no se preparó el metal puro.
Circón
Se utiliza normalmente en síntesis orgánica
ciclopentadienilo tales como Cp2ZrCl2 o Cp2ZrHCl
Cp2ZrCl2
16 electrones
como
Cp2ZrHCl
16 electrones
complejos
de
La reacción de hidrometalación con Cp2ZrHCl y un alqueno implica la formación de un
complejo inestable de 18 electrones con los dos π-electrones del doble enlace y la
reorganización para regresar a un σ-complejo de 16 electrones por una transferencia de
hidruro de Zr a carbono El resultado es un complejo carbanión-Zr (II)
Complejo inestable
de 18 electrones
p-complejo
inestable de 18
electrones
s-complejo estable
de 16 electrones
Tendencia de compuestos organometálicos
b-eliminación de hidruro
Síntoma del bajo rendimiento de los carbaniones como ligandos
b-eliminaciones sucesivas
Alqueno-E
Esto implica que cualquier isómero de posición o geométrico, e.g. un alqueno-Z, el
cual podría ser formado en una reacción de Wittig o por una deshidratación , da el
mismo σ-complejo terminal de Zr
Z-alqueno
interno
σ-complejo
terminal de Zr
Alqueno
terminal
Zirconociclización
Zirconium Tetrachloride (ZrCl4) Catalyzed Highly Chemoselective and Efficient
Acetalization of Carbonyl Compounds
H. Firouzabadi, N. Iranpoor, B. Karimi, Synlett, 1999, 321-323.
Org. Synth. 1997, 74, 205 DOI: 10.15227/orgsyn.074.0205
Estos derivados orgánicos de circonio dan reacciones de acilación con cloruros de
ácido (y aun mejores rendimientos si se emplea AlCl3 ). Así, cualquier hexeno lineal
da 2-octanona por zirconación y acetilación.
80 %
Alquenos con cadena ramificada, se acilan por este método.
72 %
Carbonilación
Un enlace σ sencillo le confiere estabilidad a los ligandos, y puede llegar a donar y a
aceptar electrones en forma simultánea. Los ejemplos más sobresalientes son las
fosfinas, como Ph3P y :C=O. Las Fosfinas donan su par libre de electrones y aceptan
electrones del metal en sus orbitales d vacíos. A fin de cuentas ellos son donadores de
electrónes.
El monóxido de carbono dona a través del átomo de carbono su par de libre y
el tetraalquilzirconio acepta los electrones en su orbital p*. El balance de CO
es un receptor de electrones: aunque el complejo resultante se puede
representar con un doble enlace metal-carbono, dos de estos electrones
provienen del metal y el CO es un donador de dos electrones y aceptor de dos
electrones.
monóxido de carbono
actúa como base de
Lewis
Formación del
enlace s
Estabilización por
resonancia
Complejos de alquil zirconio reaccionan con CO para dar un complejo inestable de18e,
el cual transfiere el grupo alquilo desde el metal al orbital p* del CO para dar el
complejo acilo-metal. Este es un complejo de un anión acilo con Zr (IV) y puede
protonarse para dar el aldehído correspondiente con un excelente rendimiento.
Complejos de
alquil zirconio
Complejo inestable
de18e
Complejo
acilo-metal
Complejo-s
anión acilo con Zr (IV)
Aldehído
Ciclohexilcarboxaldehído
97 %
Estos complejos de zirconio se hacen generalmente a partir de alquenos de
modo que cualquier hexeno o mezcla de hexenos da los aldehídos
correspondientes con excelentes rendimientos
Hexenos
lineales
99 %
Complejos σ de Paladio
El metal para reacciones de carbonilación, y para muchas otras transformaciones
extraordinarias es el paladio. Para usted debe ser familiar el uso de este metal en las
reacciones de hidrogenación, las cuales proceden con un excelente rendimiento. En
general el metal se emplea como polvo finamente dividido sobre carbón, y usted es
consciente de que el Pd (0) es estable
También tiene un estado estable como Pd (II), y hay poco que elegir entre ellos en
cuanto a la estabilidad. Reactivos solubles, tales como Pd(PPh3)4, PdCl2 o
Pd(OAc)2 se utilizan con frecuencia en reacciones. El Paladio es caro y se
prefieren las reacciones catalíticas
La hidrogenación se lleva a cabo en solución, porque se forman complejos p de Pd
con alquenos, sobre los cuales se inserta una molécula de hidrógeno con facilidad
para dar un complejo-p con hidrógeno insertado y sobre el mismo ocurren
transferencias de átomos H, uno a la vez, sobre el alqueno para dar un complejo-σ,
y finalmente el alcano
Complejo p de Pd con
alquenos
Complejo-σ
Complejo-p con
hidrógeno insertado
Alcano
Todas las reacciones son reversibles, con excepción de la última transferencia de H para
formar el alcano
Reacción con haluros de alquilo
El Paladio hace fácilmente la inserción oxidativa en un haluro de alquilo para dar un complejo-σ
(un complejo carbanión-Pd (II)) el cual pierde inmediatamente hidrógeno por una β-eliminación
y el alqueno se forma con la pérdida de un complejo PdHBr. Este complejo de Pd (II)
inmediatamente regenera el Pd (0) (Pd(PPH3)4)
b-eliminación
Inserción
oxidativa
complejo-σ
(complejo carbanión-Pd (II))
Paladio
soluble:
en
forma
de
complejos
como
diphos
(dppe)
1,2-Bis(difenilfosfino)etano, y hay versiones quirales.
Con yodobenceno se lleva a cabo una inserción oxidativa de Pd (0) y su reacción
con CO da un complejo-s. A continuación, la descomposición del complejo de
Pd-acilo por un nucleófilo, en lugar de ácido, conduce a la pérdida del metal como
grupo saliente, ya que vuelve a Pd (0)
Inserción
oxidativa
Complejo-s
Inserción
de CO
PhCO2Me +
complejo
Pd-carbanión
acilo
Inserción
de MeOH
Reacciones intramoleculares
El nucleófilo (por lo general un grupo OH, pero puede ser NH) está presente en
el material de partida en el paso anterior a la carbonilación. El Pd se adiciona
como PdCl2 o Pd (OAc)2 y estos son reducidos in situ a Pd (0) (por Ph3P) in situ .
El alcohol bencílico (orto-bromobencílico) da
con un buen rendimiento (82 %) la lactona, a
través de los complejos-s. El rendimiento
disminuye cuando el tamaño de lactona se
aumentó a seis (70 %) o siete átomos (42 %).
(82 %)
complejo
Pd-carbanión
acilo
Adición
intramolecular
(82 %)
M. Mori, K. Chiba, N. Inotsume and Y. Ban, Heterocycles, 1979, 12, 921.
El producto natural Pseudomeconina se sintetizó por este método
Pseudomeconina
A. Cowell and J. K. Stille, J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 4193
Síntesis de alcaloides
Para una molécula como la siguiente:
La desconexión consiste en la eliminación del grupo CO
Esta desconexión permite una segunda desconexión (Mannich o PictetSpengler) a dos materiales de partida simples, una amina y un aldehído. La
carbonilación catalizada por Pd necesita 5 % de Pd y utiliza un nucleófilo de
nitrógeno al descomponer el intermedio complejo de Pd - acilo.
AcOH
CO
Pd(OAc)2
PPh3, N(nBu)3
Flexibileno
Se encuentra en el coral suave en Indonesia
Flexibileno
Análisis retrosintético
Flexibileno
Análisis retrosintético
Flexibileno
zirconoceno
Aldrich
Flexibileno
Esquema sintético
Rendimiento 78%
zirconoceno
Rendimiento 83%
geranilacetona
Rendimiento 76%
Flexibileno
Rendimiento 52%
Pd(OAc)2
A
B
A+B
TiCl3
Zn-Cu
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Esta desconexión no
es útil
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
Aproximación empleando la reacción de Wittig
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Carbonilo
a,b-insaturado
Control
ESQUEMA SINTÉTICO
J. Am. Chem. Soc., 1954, 76, 4127
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
ó
Aducto endo
Ataque exo
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
hidrólisis
descarboxilación
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
Pinacolona
Hidrólisis y
descarboxilación
REACCIÓN DE ACOPLAMIENTO PINACOL
benceno
PINACOL
TRANSPOSICIÓN PINACÓLICA
Catalytic, Highly Enantio- and Diastereoselective Pinacol Coupling Reaction with a New Tethered Bis(8quinolinolato) Ligand
N. Takenaka, G. Xia, H. Yamamoto, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 13198-13199
Enantioselective Photoredox Catalysis Enabled by Proton-Coupled Electron Transfer: Development of an
Asymmetric Aza-Pinacol Cyclization
L. J. Rono, H. G. Yayla, D. Y. Wang, M. F. Armstrong, R. R.
Knowles, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 17735-17738.
Samarium(II)-Mediated Pinacol Coupling in Water: Occurrence of Unexpected Disproportionation and
Action of Low-Valent Samarium as an Active Species
S. Matsukawa, Y. Hinakubo, Org. Lett., 2003, 5, 1221-1223
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Inverso a la
transposición
pinacólica
ESQUEMA SINTÉTICO
benceno
Reducción
acoplamiento
pinacol
TRANSPOSICIÓN PINACÓLICA
Para dioles no simétricos
Migración
de H:
Migración
de CH3:-
Aplicación de la transposición pinacólica sobre dioles no simétricos
Total Synthesis of d,l-Longifoleno
E. J. Corey , Masaji Ohno , Paul A. Vatakencherry ,Rajat B. Mitra
J. Am. Chem. Soc., 1961, 83 (5), pp 1251–1253
DOI: 10.1021/ja01466a056
Total Synthesis of Longifolene
E. J. Corey , Masaji. Ohno , Rajat B. Mitra , Paul A. Vatakencherry
J. Am. Chem. Soc., 1964, 86 (3), pp 478–485
DOI: 10.1021/ja01057a039
Síntesis lineal de 14 pasos
PROBLEMAS DE
QUIMIOSELECTIVIDAD
IGF
CONTROL CINÉTICO
CONTROL
TERMODINÁMICO
DOBLE
LIGADURA
TRISUSTITUÍDA
EXOCÍCLICA
DOBLE LIGADURA TRISUSTITUÍDA
ENDOCÍCLICA
MIGRACIÓN DEL
SUSTITUYENTE CON
MÁS ELECTRONES p
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Reconexión
1-6-di CO
ESQUEMA SINTÉTICO
1) O3
2) H2O2, HCO2H
Escarabajo de la
corteza del olmo
Multiestriatina
Feromona del escarabajo de la corteza
del olmo. Los escarabajos machos, que
portan el hongo que causa la enfermedad
del olmo holandés, se sienten atraídos
por la feromona. Por lo tanto la
Multiestriatina podría ser utilizada para
atrapar escarabajos y así prevenir la
propagación de la enfermedad
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Journal of Chemical Ecology, 1979, 5, 279-287
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Es necesario controlar la adición-1,4
ESQUEMA SINTÉTICO
Descarboxilar y
proteger
Multiestriatina
Inhibe la formación del Ergosterol a nivel
de la epoxidasa del escualeno
Membrana del hongo
En 1941, Robinson trató de llevar a cabo la siguiente reacción:
x
2 RMgX
MgX2 + MgR2
MgX2. dioxano
J. Org. Chem., 1993, 58, 3148.
J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, 5405.
J. Organomet. Chem., 1994, 475, 1.
W. Schlenk, Ber, 1929, 62B, 920.
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
J. Am. Chem. Soc., 1926, 48, 1080;
Tetrahedron Letters, 1975, 2647,
y el artículo original de Robinson J. Chem. Soc., 1936, 80.
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
SINTONES
Equivalentes sintéticos
ESQUEMA SINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Primero desconectar en el éster (desconectar en el
enlace C-heteroátomo y hacia la mitad de la
molécula)
Desconectar en el punto de
ramificación
Alcohol ramificado
Este alcohol es comercialmente disponible pero se
puede simplificar con fines ilustrativos
No es comercialmente
disponible
sintones
sintones
Usar:
Equivalentes sintéticos
Hacer el reactivo de
Grignard a partir de:
Equivalentes sintéticos
acetileno
Reactivo de
Grignard
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
Reconexión
1,6 diCO
Reducción
de Birch
ESQUEMA SINTÉTICO
Na, NH3 (l)
El ataque es sobre
el enlace con
mayor densidad
electrónica
E.J.Corey et al., J. Amer. Chem. Soc., 1968, 80, 5618
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
ESQUEMA SINTÉTICO
Síntesis lineal
Síntesis convergente
ANÁLISIS RETROSINTÉTICO
B
ESQUEMA SINTÉTICO
2. H+, calor