La reacción de Heck (también llamada reacción de Mizoroki-Heck ) [1] es la reacción química de un haluro insaturado (o triflato ) con un alqueno en presencia de una base y un catalizador de paladio (o catalizador a base de nanomaterial de paladio ) para formar un alqueno sustituido. Lleva el nombre de Tsutomu Mizoroki y Richard F. Heck . Heck recibió el Premio Nobel de Química 2010 , que compartió con Ei-ichi Negishi y Akira Suzuki., por el descubrimiento y desarrollo de esta reacción. Esta reacción fue el primer ejemplo de una reacción de formación de enlaces carbono-carbono que siguió a un ciclo catalítico de Pd (0) / Pd (II), el mismo ciclo catalítico que se observa en otras reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por Pd (0) . La reacción de Heck es una forma de sustituir los alquenos. [2] [3] [4] [5]
Diablos reacción | |
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Lleva el nombre de | Richard F. Heck |
Tipo de reacción | Reacción de acoplamiento |
Identificadores | |
Portal de química orgánica | diablos-reacción |
ID de ontología RSC | RXNO: 0000024 |
La reacción de Heck |
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Historia
La reacción original de Tsutomu Mizoroki (1971) describe el acoplamiento entre yodobenceno y estireno en metanol para formar estilbeno a 120 ° C ( autoclave ) con base de acetato de potasio y catálisis de cloruro de paladio . Este trabajo fue una extensión del trabajo anterior de Fujiwara (1967) sobre el acoplamiento mediado por Pd (II) de arenos (Ar – H) y alquenos [6] [7] y un trabajo anterior de Heck (1969) sobre el acoplamiento de arilmercúrico haluros (ArHgCl) con alquenos usando una cantidad estequiométrica de una especie de paladio (II). [8]
Mizoroki 1971 |
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En 1972, Heck reconoció la publicación de Mizoroki y detalló el trabajo descubierto de forma independiente . Las condiciones de reacción difieren en el catalizador utilizado (acetato de paladio) y la carga de catalizador (0,01 eq.), La base utilizada (una amina impedida) y la falta de disolvente. [9] [10]
Diablos 1972 |
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En estas reacciones, el catalizador activo Pd (0) (ver mecanismo de reacción) está formado por la coordinación de Pd con el alqueno.
En 1974, Heck introdujo ligandos de fosfina en la ecuación. [11]
Heck reacción 1974 fosfinas |
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Catalizador y sustratos
La reacción es catalizada por sales y complejos de paladio. Los catalizadores y precatalizadores típicos incluyen tetraquis (trifenilfosfina) paladio (0) , cloruro de paladio y acetato de paladio (II) . Los ligandos de soporte típicos son trifenilfosfina , PHOX y BINAP . Las bases típicas son trietilamina , carbonato de potasio y acetato de sodio .
El aril electrófilo puede ser un haluro (Br, Cl) o un triflato, así como haluros de bencilo o vinilo . El alqueno debe contener al menos un enlace sp 2 -CH. Los sustituyentes aceptores de electrones mejoran la reacción, por lo que los acrilatos son ideales. [12]
Mecanismo de reacción
El mecanismo involucra compuestos intermedios de organopaladio . El compuesto de paladio (0) requerido en este ciclo se genera in situ a partir de un precursor de paladio (II). [13] [14]
Por ejemplo, el acetato de paladio (II) se reduce con trifenilfosfina a bis (trifenilfosfina) paladio (0) ( 1 ) y la trifenilfosfina se oxida a óxido de trifenilfosfina. El paso A es una adición oxidativa en la que el paladio se inserta en el enlace arilo a bromuro. El paladio luego forma un complejo π con el alqueno ( 3 ) y en el paso B el alqueno se inserta en el enlace paladio-carbono en un paso de adición sin . Luego sigue una rotación de alivio de tensión torsional al isómero trans (no se muestra) y el paso C es un paso de eliminación de hidruro beta (aquí las flechas muestran lo contrario) con la formación de un nuevo complejo de paladio-alqueno π ( 5 ). Este complejo se destruye en el siguiente paso. El (0) compuesto de paladio se regenera mediante la eliminación reductora del compuesto de paladio (II) por carbonato de potasio en la etapa final, D . En el curso de la reacción, el carbonato se consume estequiométricamente y el paladio es verdaderamente un catalizador y se usa en cantidades catalíticas. En el proceso de Wacker se observa un ciclo de paladio similar pero con diferentes escenas y actores .
Mecanismo de reacción de diablos |
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Este ciclo no se limita a compuestos vinílicos, en el acoplamiento de Sonogashira uno de los reactivos es un alquino y en el acoplamiento de Suzuki el alqueno se reemplaza por un ácido aril borónico y en la reacción de Stille por un aril estannano . El ciclo también se extiende al otro elemento níquel del grupo 10, por ejemplo, en el acoplamiento de Negishi entre haluros de arilo y compuestos orgánicos de zinc. El platino forma enlaces fuertes con el carbono y no tiene actividad catalítica en este tipo de reacción.
Estereoselectividad
Esta reacción de acoplamiento es estereoselectiva con una propensión al acoplamiento trans cuando el grupo haluro de paladio y el residuo orgánico voluminoso se alejan uno del otro en la secuencia de reacción en un paso de rotación. La reacción de Heck se aplica industrialmente en la producción de naproxeno y el componente de protección solar metoxicinamato de octilo . La síntesis de naproxeno incluye un acoplamiento entre un compuesto de naftaleno bromado con etileno : [15]
La reacción de Heck en la producción de naproxeno |
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Variaciones
Reacción de Heck líquido iónico
En presencia de un líquido iónico se produce una reacción de Heck en ausencia de un ligando de fósforo. En una de etilo modificación de paladio y el líquido iónico (bmim) PF 6 están inmovilizados dentro de las cavidades de fase reversa de gel de sílice . [16] De esta manera, la reacción transcurre en agua y el catalizador es reutilizable.
Aplicación de siloxano |
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Diablos oxiarilación
En la modificación de oxiarilación de Heck, el sustituyente de paladio en el intermedio de adición sin se desplaza por un grupo hidroxilo y el producto de reacción contiene un anillo de dihidrofurano . [17]
Diablos oxiarilación |
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Reacción Amino-Heck
En la reacción de amino-Heck se forma un enlace de nitrógeno a carbono . En un ejemplo, [18] una oxima con un grupo fuertemente atrayente de electrones reacciona intramolecularmente con el extremo de un dieno para formar un compuesto de piridina . El catalizador es tetraquis (trifenilfosfina) paladio (0) y la base es trietilamina .
Reacción Amino-Heck |
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Ver también
- Acoplamiento Hiyama
- Reacción de Stille
- Reacción de Suzuki
- Acoplamiento Sonogashira
- Reacción intramolecular de Heck
Referencias
- ^ Drahl, Carmen (17 de mayo de 2010). "En nombres, historia y legado" . Chem. Ing. Noticias . 88 (22): 31–33. doi : 10.1021 / cen-v088n020.p031 . Consultado el 4 de junio de 2011 .
- ^ Diablos, RF (1982). "Vinilación de haluros orgánicos catalizada por paladio". Reacciones orgánicas . Org. Reaccionar. 27 . págs. 345–390. doi : 10.1002 / 0471264180. o027.02 . ISBN 978-0471264187.
- ^ de Meijere, A .; Meyer, FE (1994). "Las plumas finas hacen pájaros finos: la reacción del diablo en atuendo moderno". Angew. Chem. En t. Ed. Engl. 33 (2324): 2379–2411. doi : 10.1002 / anie.199423791 .
- ^ Beletskaya, IP ; Cheprakov, AV (2000). "La reacción del diablo como piedra de afilar de catálisis de paladio". Chem. Rev. 100 (8): 3009-3066. doi : 10.1021 / cr9903048 . PMID 11749313 .
- ^ Mc Cartney, Dennis; Guiry, Patrick J. (2011). "El Heck asimétrico y reacciones relacionadas". Chem. Soc. Rev. 40 (10): 5122–5150. doi : 10.1039 / C1CS15101K . PMID 21677934 .
- ^ Moritani, Ichiro; Fujiwara, Yuzo (1967). "Sustitución aromática del complejo estireno-cloruro de paladio". Tetrahedron Lett. 8 (12): 1119–1122. doi : 10.1016 / S0040-4039 (00) 90648-8 .
- ^ Fujiwara, Yuzo; Noritani, Ichiro; Danno, Sadao; Asano, Ryuzo; Teranishi, Shiichiro (1969). "Sustitución aromática de olefinas. VI. Arilación de olefinas con acetato de paladio (II)". Mermelada. Chem. Soc. 91 (25): 7166–9. doi : 10.1021 / ja01053a047 . PMID 27462934 .
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- ^ Diablos, RF ; Nolley, JP (1972). "Reacciones de sustitución de hidrógeno vinílico catalizadas por paladio con haluros de arilo, bencilo y estirilo". J. Org. Chem. 37 (14): 2320–2322. doi : 10.1021 / jo00979a024 .
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- ^ Littke, AF; Fu, GC (2005). "Reacciones de Heck de cloruros de arilo catalizadas por paladio / tri- terc -butilfosfina: ( E ) -2-metil-3-fenilacrílico éster butílico del ácido y ( E ) -4- (2-feniletenil) benzonitrilo" . Síntesis orgánicas . 81 : 63.
- ^ Ozawa, F .; Kubo, A .; Hayashi, T. (1992). "Generación de especies de Pd (0) coordinadas con fosfina terciaria a partir de Pd (OAc) 2 en la reacción catalítica de Heck". Letras de química . 21 (11): 2177–2180. doi : 10.1246 / cl.1992.2177 .
- ^ Bradshaw, Michael; Zou, Jianli; Byrne, Lindsay; Swaminathan Iyer, K .; Stewart, Scott G .; Raston, Colin L. (2011). "Esteras de nanofibras de quitosano conjugado con Pd (II) para aplicación en reacciones de acoplamiento cruzado de Heck". Chem. Comun. 47 (45): 12292–12294. doi : 10.1039 / C1CC14717J . PMID 22011792 .
- ^ De Vries; Johannes G. (2001). "La reacción de Heck en la producción de productos químicos finos". Lata. J. Chem. 79 (5–6): 1086. doi : 10.1139 / cjc-79-5-6-1086 .
- ^ Hagiwara, Hisahiro; Sugawara, Yoshitaka; Hoshi, Takashi; Suzuki, Toshio (2005). "Reacción sostenible de Mizoroki-Heck en agua: actividad notablemente alta de Pd (OAc) 2 inmovilizado en gel de sílice de fase inversa con la ayuda de un líquido iónico". Chem. Comun. (23): 2942-2944. doi : 10.1039 / b502528a . PMID 15957033 .
- ^ Lorand Kiss; Tibor Kurtan; Sandor Antus; Henri Brunner (2003). "Más información sobre el mecanismo de oxiarilación de Heck en presencia de ligandos quirales" . Arkivoc : GB – 653J.
- ^ Mitsuru Kitamura; Daisuke Kudo; Koichi Narasaka (2005). "Síntesis de piridinas catalizada por paladio (0) a partir de β-acetoxi-γ, δ-cetonas oximas insaturadas" . Arkivoc : JC – 1563E.
enlaces externos
- La reacción de Heck en organic-chemistry.org Artículo
- Heck reacción: protocolos sintéticos de organic-reaction.com