El cloruro de bis (ciclopentadienil) titanio (III) , también conocido como reactivo de Nugent-RajanBabu , es el compuesto de organotitanio que existe como un dímero con la fórmula [(C 5 H 5 ) 2 TiCl] 2 . Es un sólido verde sensible al aire. El complejo encuentra un uso especializado en química orgánica sintética como reductor de un solo electrón .
Nombres | |
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Otros nombres monocloruro de titanoceno Reactivo de Nugent-RajanBabu | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
PubChem CID | |
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Propiedades | |
C 20 H 20 Cl 2 Ti 2 | |
Masa molar | 427,01 g · mol −1 |
Apariencia | verde sólido |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
En presencia de un disolvente adecuado que pueda actuar como donante de dos electrones ("solv"), como un éter como el tetrahidrofurano , el dímero se separa y forma un equilibrio químico entre las formas [(C 5 H 5 ) 2 TiCl] y [(C _ { 5} H _ { 5} ) _ { 2} Ti (solv) Cl]. Son estas formas las responsables de gran parte de las propiedades químicas de este reactivo , lo que también es la razón por la que la sustancia a veces se escribe como [(C 5 H 5 ) 2 TiCl] o [Cp 2 TiCl], donde Cp - representa el anión ciclopentadienilo .
Un ejemplo de una aplicación de este reactivo es la preparación de vinorelbina , un agente quimioterapéutico que se puede preparar en tres pasos a partir del alcaloide leurosina natural .
Síntesis y estructura
Fue reportado por primera vez en 1955 por Geoffrey Wilkinson [1]. Se prepara comúnmente reduciendo el dicloruro de titanoceno con zinc , [2] manganeso o magnesio . [3] Para su uso en síntesis orgánica, el reactivo a menudo se prepara y se usa directamente in situ . [4]
La molécula adopta una estructura dimérica con cloruros puente , [5] aunque en un solvente apropiado como THF , [4] existe en un equilibrio químico con estructuras monoméricas: [5]
El compuesto también se conoce como reactivo de Nugent-RajanBabu, en honor a los científicos William A. Nugent y TV (Babu) RajanBabu , y ha encontrado aplicaciones en la química organometálica y de radicales libres . [6]
Uso en síntesis orgánica
El cloruro de bis (ciclopentadienil) titanio (III) efectúa la apertura anti-Markovnikov de epóxidos a un intermedio de radicales libres y es tolerante a alcoholes y algunos grupos funcionales básicos de nitrógeno, sin embargo es sensible a grupos funcionales oxidantes como los grupos nitro . [7] Como se puede ver en la ilustración anterior, la reacción subsiguiente procede a lo largo de una ruta determinada por los reactivos añadidos y las condiciones de reacción: [8]
- En presencia de donantes de átomos de hidrógeno, tales como 1,4-ciclohexadieno , [9] t BuSH , [10] agua, [11] el intermedio se protona a un producto alcohólico . Esta transformación proporciona el regioisómero complementario al de una abertura epóxido usando un hidruro metálico; [7] en particular, es bien conocido el uso de hidruro de litio y aluminio para formar el alcohol de Markovnikov y particularmente ciclohexanoles axiales a partir de epoxiciclohexanos . [12] [13]
- La reacción del intermedio con un segundo equivalente de Cp 2 TiCl atrapa el radical como una especie de alquil-titanio (IV) que puede sufrir eliminación de β-hidruro (favorecida para especies 3 °) o deshidratación mediante eliminación de β-alcoxi; en ambos casos se genera un producto olefínico . [7] [8] [14]
- El radical intermedio también puede quedar atrapado intramolecularmente cuando un resto aceptor apropiado (tal como un alqueno, alquino, carbonilo, etc.) está presente en el epóxido. La síntesis de productos naturales con múltiples sistemas de anillos se ha aprovechado de esta vía. [14] Es posible el atrapamiento intermolecular de acrilatos y acrilonitrilos con radicales derivados de epóxidos , [15] así como variantes conjuntivas intra-intermoleculares. [dieciséis]
- Otro intercepta vía el radical intermedios con catálisis de níquel y facilita enantioselectiva acoplamiento cruzado de epóxidos abiertas con haluro y pseudohaluro electrófilos . [17]
El reactivo se ha utilizado en la síntesis de más de 20 productos naturales. [6] [7] [14] Ceratopicanol es una de origen natural sesquiterpeno y su esqueleto de carbono se incorpora con las estructuras de ambos anislactone A y merrilactone A . [8] [14] Una apertura de epóxido regioselectiva y una ciclación de radicales 5 exo- excavados para forjar el núcleo del ceratopicanol. [14] [18] La adición de una sal de hidrocloruro a la reacción facilita la liberación del intermedio de titanio (IV) unido al oxígeno, lo que permite reciclar el reactivo. [19]
El bígaro de Madagascar Catharanthus roseus L. es la fuente de varios productos naturales importantes, como la catarantina y la vindolina [20] y los alcaloides de la vinca que produce a partir de ellos: leurosina y los agentes quimioterapéuticos vinblastina y vincristina , todos los cuales pueden obtenerse de la planta. [8] [21] [22] [23] El agente quimioterapéutico semisintético más nuevo vinorelbina se usa en el tratamiento del cáncer de pulmón de células no pequeñas [22] [24] y no se sabe que ocurra de forma natural. Sin embargo, se puede preparar a partir de vindolina y catarantina [22] [25] o de leurosina, [26] en ambos casos mediante síntesis de anhidrovinblastina, que "puede considerarse como el intermedio clave para la síntesis de vinorelbina". [22] La vía de la leurosina utiliza el reactivo Nugent-RajanBabu en una desoxigenación altamente quimioselectiva de la leurosina. [14] [26] La anhidrovinblastina luego se hace reaccionar secuencialmente con N -bromosuccinimida y ácido trifluoroacético seguido de tetrafluoroborato de plata para producir vinorelbina. [25]
Reactividad adicional
Las cetonas cíclicas y bencílicas se reducen a sus respectivos alcoholes. [27]
El cloruro de bis (ciclopentadienil) titanio (III) también afecta tanto a los acoplamientos de Pinacol [28] [29] como de McMurry [30] de aldehídos y cetonas. Se observa reactividad de tipo Barbier entre aldehídos o cetonas y electrófilos alilo en condiciones catalíticas. [31] El mecanismo propuesto implica la generación mediada por titanio (III) de una especie de radical alilo que intercepta un carbonilo coordinado con titanio (III). Otra aplicación implica la reducción de un solo electrón de enonas para generar radicales alílicos que pueden sufrir atrapamiento intermolecular con acrilonitrilos para producir aductos de tipo Michael . [32] Los alcoholes bencílicos y alílicos se pueden desoxigenar en condiciones suaves utilizando Cp 2 TiCl superestoquiométrico , sin embargo, el alcance informado para los alcoholes alifáticos es actualmente limitado. [30]
Mecanismo
El complejo dimérico de titanio (III) se disocia reversiblemente al monómero Cp 2 TiCl. Esta especie de 15 electrones es ácida de Lewis y, por lo tanto, se une a epóxidos y compuestos de carbonilo. [33] El complejo transfiere un solo electrón al sustrato coordinado generando un radical centrado en alquilo y una especie de titanio (IV) unido a oxígeno. Este proceso está impulsado por la fuerza del enlace titanio-oxígeno, así como por la liberación de tensión en el caso de los epóxidos. [34]
Referencias
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Este artículo de revisión se corrigió para hacer referencia al "Reactivo Nugent-RajanBabu" en lugar del "Reactivo Nugent" por:
Rosales, Antonio; Rodríguez-García, Ignacio; Muñoz-Bascón, Juan; Roldan-Molina, Esther; Padial, Natalia M .; Morales, Laura P .; García-Ocaña, Marta; Oltra, J. Enrique (2015). "El reactivo Nugent-RajanBabu: una herramienta formidable en química radical y organometálica contemporánea". Revista europea de química orgánica . 2015 (21): 4592. doi : 10.1002 / ejoc.201500761 . - ^ a b c d Nugent, William A. (1 de enero de 2001). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . John Wiley e hijos . doi : 10.1002 / 047084289x.rn00294 . ISBN 9780470842898.
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