COMPOSTI ORGANICI DEL RAME

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1 PEPAAZINE MPSTI GANII DEL AME La chimica dei composti organici del rame inizia verso la metà degli anni 50, ma le prime informazioni sul meccanismo arrivano solo trenta anni dopo. ggi sono molto utilizzati nella sintesi organica, ma si sa ben poco sulla loro struttura. E necessario escludere completamente aria ed umidità 1. Metalloorganico + alogenuro rameoso (scambio metallo-alogeno) + u(i) u u(i) [ 2 ] + + cuprati + u(i) [ 2 ] + + Prima di eseguire una reazione, bisogna prendere decisioni su alcuni aspetti sperimentali: Quale precursore di u(i) scegliere e con che livello di purezza Quale solvente è più adatto (di solito un etere) Quale composto organico del rame è più adatto per la reazione da fare In quali casi dobbiamo usare additivi Quando e come può essere minimizzato il numero di equivalenti di litioorganico senza sacrificare l efficienza Se c è un processo catalitico in rame, che faccia risparmiare reagente e ridurre i costi di smaltimento cuprati misti [ u ' ] [ ArS u ' ] u ' eattività e proprietà Addizione coniugata a chetoni α,β-insaturi e ad alcuni esteri α,β-insaturi Sostituzione nucleofila ed addizione coniugata a chetoni α,β-insaturi. hetoni da cloruri alchilici Sostituzione nucleofila ed addizione coniugata a chetoni α,β-insaturi N u Normale reattività come nucleofilo. Migliorata stabilità termica P u Normale reattività come nucleofilo. Migliorata stabilità termica S u Normale reattività come nucleofilo. Facilità di preparazione, stabilità termica N u Efficiente apertura di ossaciclopropani u BF Addizione coniugata anche ad esteri e nitrili α,β-insaturi. Sostituzione di alogenuri allilici

2 con due gruppi diversi si parla di cuprati misti Sono particolarmente vantaggiosi nei casi in cui uno dei sostituenti provenga da intermedi sinteticamente preziosi A. uprati di Gilman 2 + u X [(u) n + + X] 2 + X La formazione di un omocuprato è un processo relativamente semplice, se si usano sali si rame (commerciali) di buona qualità ui, ubr ATTENZINE! Quando si usa ui, bisogna proteggere dalla luce eccessiva. ui puro è un solido bianco fioccoso. Sfumature giallastre indicano la formazione di I 2 e segnalano, di conseguenza, la presenza di u(ii), che dà problemi. L estrazione in Soxhlet rimuove lo iodio, ma solo la cristallizzazione libera (ui) n dal materiale contenente u(ii). ubr. SMe 2 L uso di ubr può dare problemi. E meglio usare il complesso con Me 2 S, che però deve essere fresco (la perdita di Me 2 S può portare a calcoli stechiometrici errati) F S u. 0.5 Ph funziona bene, ma è costoso on sali di u(i) di buona qualità e un accurato controllo della molarità del reagente, la preparazione di un cuprato di Gilman è abbastanza semplice. Prima di preparare un composto organico del rame vanno considerati alcuni punti. Tutte le reazioni vanno eseguite in atmosfera inerte. L argon è preferibile all azoto, perché più pesante dell aria (sposta tutti i gas più leggeri e si possono aggiungere successivamente altri reagenti). Tutti i reagenti che si aggiungono al cuprato devono essere anidri. E buona norma seccarli per distillazione azeotropica di toluene. Tutta la vetreria deve essere asciugata in stufa a temperatura >120 o fiammeggiate prima dell uso. Nelle reazioni come additivi si possono usare: BF.Et 2 cambia la natura del cuprato [ 2 ] BF u 2 +. BF + BF Sil non si sa come funzioni; è utile con substrati stericamente ingombrati

3 B. uprati misti, t r t = gruppo trasferibile, r = gruppo residuo ui + t r t r I r = alchinil, 2-tienil, dialchilfosfido Per r = N t + un t u(n) Un gruppo importante di cuprati misti si preparano da alchillitio e un in rapporto 2:1 cianocuprati di ordine superiore 2 + un 2 un 2 in TF si pensa che esistano per lo più come dimeri. Studi NM dimostrano che i singoli gruppi alchilici vengono scambiati tra gli atomi di rame 2 + un [ 2 un] [( 2 un ] i cianocuprati di ordine superiore hanno reattività simile a quella degli altri cuprati, ma sono molto più stabili dei dialchilcuprati Uno solo dei due gruppi viene trasferito ed è perciò utile avere un gruppo che normalmente non venga trasferito. di solito si usa il gruppo 2-tienile S Esempio: 2- S u N +. eagenti di organorame u La preparazione di composti di organorame generalmente scritti u di solito segue quello detto per i cuprati, a parte la stechiometria u costituiscono aggregati polimerici, che possono essere stabilizzati dall aggiunta di basi di Lewis, come Me 2 S e Bu P u L ATTENZINE! u, isolati, se secchi sono ESPLSIVI, soprattutto se è un alchile. Meglio prepararli ed usarli in situ.

4 2. Da metallo + alogenuro organico (sintesi diretta) Serve soprattutto per preparare composti rameorganici 1:1; è necessario usare rame attivato ul u -X -u utile per quei gruppi contenenti sotituenti non compatibili con i litioorganici(-n 2, -N, estere) EAZINI DEI MPSTI AMEGANII Le principali reazioni degli organocuprati sono: Sostituzione nucleofila di alogenuri o solfonati Apertura di ossaciclopropani Addizione coniugata a composti carbonilici α,β-insaturi Addizione agli alchini Sostituzione nucleofila di alogenuri o solfonati -X + ( - ( = alchile, alchenile, arile; X = I, Br) eazione più generale e con rese più elevate che con i reattivi di Grignard I + ( 90% Br+ ( 81% Br Br + ( 65% Ι Br Br + 2 ( Et 2 65% 95%

5 on alogenuri allilici, accanto al meccanismo S N 2, si ha meccanimo S N 2', cioè sostituzione con spostamento di legame S N 2' 2 u (I) + 2 u.. X X (III) u on acetati allilici si ha meccanimo S N 2' Nei sistemi ciclici la stereochimica è anti + u (I) Me 2 sovrapposizione contemporanea di un orbitale d del rame con gli orbitali π* e σ* del sistema allilico π* u X σ* Me 2 l l Me 2 Et 2, % Apertura di ossaciclopropani Il gruppo alchilico si lega al meno sostituito Me 2 88% ossaciclopropani con sostituenti alchenilici vengono attaccati dai cuprati sul sostituente, con spostamento del doppio legame ed apertura dell'anello ( +

6 Addizione coniugata a composti carbonilici α,β-insaturi uprati e cuprati misti reagiscono con gli enoni coniugati. L'efficienza della reazione migliora per aggiunta di trialchilfosfine, P + ( 98% + ( ui Ph P u % 82% N Ph 2 N meccanismo: fatti sperimentali: c'è correlazione tra il potenziale di riduzione del composto carbonilico e la sua reattività assenza di radicali liberi esteri e nitrili α,β-insaturi sono poco reattivi (sono difficili da ridurre, ma sono reattivi con i carbanioni: reazione di Michael) gli esteri α,β-insaturi sono al limite della reattività dei cuprati standard un sostituente in posizione β rallenta la reazione trasferimento elettronico veloce 2 u - + ' " 2 u ' " ' + u " u-bf è il reagente migliore più reattivo con esteri e nitrili coniugati L'addizione a chetoni α,β-insaturi stericamente ingombrati è accelerata da BF

7 ( ) Sil accelera l'addizione dei cuprati agli enoni coniugati 2 + ' " 2 u.. ' " ( ) Sil lento veloce ' ' - " Si " Gli enolati possono essere alchilati tandem addizione coniugata/alchilazione 2 u 'X ' SiMe 1. [( = u] Si 2 Si 2. I 1.[Et( ) usph] 2. I Si 85% Et 80% u S 2. I. + S

8 Addizione agli alchini Gli esteri acetilenici coniugati reagiscono facilmente con cuprati, con addizione sin u E E 2 gli addotti intermedi possono essere attaccati in posizione a da una varietà di elettrofili (cloruri acilici, ossaciclopropani, aldeidi e chetoni) eazioni che usano quantità catalitiche di sali di u(i) Procedimenti sinteticamente importanti usano intermedi rameorganici generati nel mezzo di reazione da una quantità catalitica di rame(i) - alchilazione di reattivi di Grignard - addizione coniugata ad esteri α,β-insaturi di reattivi di Grignard - apertura di anelli ossaciclopropanici Si pensa che si formi la specie reattiva 2 umgx 2 ul 2 Br + 2% mol Mgl ( ) 6 80% Mgl + ubr 1% mol 88% 2 ul + 2 MgBr 2% mol % ul MgBr % mol 68%

9 eattivi di Normant composti misti rame-magnesio struttura sconosciuta (specie in equilibrio?) MgBr + ubr " umgbr 2 " eagiscono con alchini terminali, dando addizione sin. L'alchenilrame può essere protonato o trattato con altri elettrofili umgbr 2 umgbr umgbr 2 MgBr + ubr % I I umgbr 2 u(sme 2 )MgBr Br % 6% ( umgbr umgbr 2 N l N % umgbr 2 7 u(sme 2 )MgBr % eagenti Sn-u Gli sviluppi recenti della chimica organica dello stagno hanno portato alla preparazione di composti organici contenenti Sn e u come mezzo per introdurre gruppi trialchilstannile in molecole organiche ubr. SMe Me, TF 2 Sn Sn Sn Snu. SMe 2-20, 15 min TF -48, 10 min

10 Me, TF PhSu Sn Sn Sn 0, 15 min TF -20, 15 min Sn(PhS) Me Me 1. S Sn Sn TF, Me, TF -20, 50 min [ Sn] S un + Sn( 2 -Th)u(N 1. Me, TF Bu MPA 2 u(n Si Si Me Me Si SnMe Me Sn(Bu)u(N 2. Snl Sono usati soprattutto per stannilare gli alchini esempi. Snu SMe 2 Sn TF, -78, 10 min Me, -6, 12 h 2 Et 1. Sn(PhS) TF, -48, 4h 2. Me 2 Et Sn Formazione di legami - (reazione di Ullman) Alogenuri arilici danno accoppiamento (coupling) con una reazione catalizzata da u o u(i), che si pensa avvenga con formazione di intermedi rameorganici N 2 u-bronzo l N 2 N 2 N 2 Br N 2 us 2 F N 24h, 25 N 2 le rese sono buone solo con alogenuri con sostituenti ad attrazione elettronica

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