Intercambio metal-halógeno
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En química organometálica , el intercambio metal-halógeno es una reacción fundamental que convierte un haluro orgánico en un producto organometálico. La reacción comúnmente implica el uso de metales electropositivos (Li, Na, Mg) y organocloruros, bromuros y yoduros. Particularmente bien desarrollado está el uso del intercambio metal-halógeno para la preparación de compuestos de organolitio .

Intercambio de litio-halógeno

Se pueden considerar dos tipos de intercambio litio-halógeno: reacciones que involucran compuestos de organolitio y reacciones que involucran litio metálico. Los compuestos de organolitio comerciales se producen mediante la reacción heterogénea (en suspensión) del litio con bromuros y cloruros orgánicos:

2 Li + R − X → LiX + R − Li

A menudo, el haluro de litio permanece en el producto soluble.

La mayor parte de este artículo trata sobre la reacción homogénea (de una fase) de compuestos de organolitio preformados:

R − Li + R′ − X → R − X + R′ − Li

El butillitio se usa comúnmente. Gilman y Wittig descubrieron de forma independiente este método a finales de la década de 1930. [1] No es una reacción de metátesis de sal , ya que no se produce sal.

El intercambio de litio-halógeno se utiliza con frecuencia para preparar reactivos de vinilo, aril y alquil-litio primario. Los haluros de vinilo generalmente experimentan intercambio de litio-halógeno con retención de la estereoquímica del doble enlace. [2] La presencia de alcoxilo o grupos quelantes relacionados acelera el intercambio de litio-halógeno. [3] El intercambio de halógeno de litio es típicamente una reacción rápida. Suele ser más rápida que la adición nucleofílica y, en ocasiones, puede superar la tasa de transferencia de protones. [4]

Los tipos de cambio suelen seguir la tendencia I> Br> Cl. Los alquil- y arilfluoruro generalmente no reaccionan con los reactivos de organolitio. El intercambio de litio-halógeno está controlado cinéticamente y la tasa de intercambio está influenciada principalmente por las estabilidades de los intermedios de carbanión (sp> sp 2 > sp 3 ) de los reactivos de organolitio. [5] [3]

Mecanismo y alcance

Se han propuesto dos mecanismos para el intercambio litio-halógeno. [6] Una vía propuesta involucra un mecanismo nucleofílico que genera un intermedio reversible de "complejo ate". Farnham y Calabrese cristalizaron un bis (pentafluorofenil) yodado de litio “complejo ate” complejado con TMEDA. [7] El "complejo ate" reacciona además con electrófilos y proporciona yoduro de pentafluorofenilo y C 6 H 5 Li. [7] Varios estudios cinéticos también apoyan una vía nucleofílica en la que el carbanión de la especie de litio ataca al átomo de halógeno del haluro de arilo. [8]Otro mecanismo propuesto implica la transferencia de un solo electrón con la generación de radicales. En reacciones de alquil-litio y haluros de alquilo secundarios y terciarios, se detectaron especies de radicales mediante espectroscopía EPR . [9] [6] Los estudios mecanicistas del intercambio litio-halógeno se complican por la formación de agregados de especies de organolitio.

Otros metales

Intercambio de magnesio-halógeno

Los reactivos de Grignard se pueden preparar tratando un reactivo de Grignard preformado con un haluro orgánico. Este método ofrece la ventaja de que la transferencia de Mg tolera muchos grupos funcionales. Una reacción típica involucra cloruro de isopropilmagnesio y bromuro o yoduros de arilo: [10]

i -PrMgCl + ArCl → i -PrCl + ArMgCl

Haluros de arilo de metalato de complejos de ato de magnesio : [11]

ArBr + Li [MgBu 3 ] → ArMgBu 2 + BuBr
Intercambio zinc-halógeno

Intercambio de zinc-halógeno: [12]

LiBu 3 Zn + R − I → Li [R − ZnBu 2 ] + BuI

Aplicaciones

Se pueden encontrar varios ejemplos en síntesis orgánicas. [13]

Por debajo del intercambio de litio-halógeno hay un paso en la síntesis de morfina. Aquí, el n- butil -litio se utiliza para realizar el intercambio de litio-halógeno con bromuro. El centro del carbanión nucleófilo sufre rápidamente una carbolización del doble enlace, generando un anión estabilizado por el grupo sulfona adyacente. Una reacción intramolecular S N 2 por el anión forma la columna vertebral cíclica de la morfina. [14]

Síntesis de morfina mediante intercambio de litio-halógeno

El intercambio de litio-halógeno es una parte crucial de la ciclación de Parham. [15] En esta reacción, un haluro de arilo (generalmente yoduro o bromuro) se intercambia con organolitio para formar una especie de areno litiado. Si el areno tiene una cadena lateral con un resto electrófilo, el carbanión unido al litio realizará un ataque nucleófilo intramolecular y se ciclará. Esta reacción es una estrategia útil para la formación de heterociclo. [16] En el siguiente ejemplo, se utilizó la ciclación de Parham en la ciclación de un isocianato para formar isoindolinona, que luego se convirtió en una nitrona. La especie de nitrona reacciona además con los radicales y se puede utilizar como "trampas de giro" para estudiar procesos de radicales biológicos. [17]

Ciclización de Parham en MitoSpin

Referencias

  1. ^ Gilman, Henry; Langham, Wright; Jacoby, Arthur L. (1939). "Metalación como reacción secundaria en la preparación de compuestos de organolitio". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 61 (1): 106–109. doi : 10.1021 / ja01870a036 . ISSN  0002-7863 .
  2. ^ Seebach, D .; Neumann H. (1976). "Preparación estereoespecífica de derivados de vinil-litio terminales por intercambio de Br / Li con t -butil - litio". Tetrahedron Lett . 17 (52): 4839–4842. doi : 10.1016 / s0040-4039 (00) 78926-x .
  3. ↑ a b Leroux F., Schlosser M., Zohar E., Marek I. (2004). La preparación de reactivos e intermedios de organolitio . Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-470-84339-0.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  4. ^ Bailey, WF; et al. (1986). "El intercambio de metal-halógeno entre t- butillitio y 1-yodo-5-hexenos no proporciona evidencia de transferencia de un solo electrón". Tetrahedron Lett . 27 (17): 1861–1864. doi : 10.1016 / s0040-4039 (00) 84395-6 .
  5. ^ Carey, Francis A. (2007). "Compuestos organometálicos de metales del Grupo I y II". Química orgánica avanzada: reacción y síntesis Pt. B (edición Kindle). Saltador. ISBN 978-0-387-44899-2.
  6. ^ a b Bailey, WF; Patricia, JF (1988). "El mecanismo de la reacción de intercambio litio-halógeno: una revisión de la literatura". J. Organomet. Chem . 352 (1–2): 1–46. doi : 10.1016 / 0022-328X (88) 83017-1 .
  7. ^ a b Farnham, WB; Calabrese, JC (1986). "Nuevas estructuras de yodo hipervalente (10-I-2)". Mermelada. Chem. Soc . 108 (9): 2449–2451. doi : 10.1021 / ja00269a055 . PMID 22175602 . 
  8. ^ Rogers, HR; Houk, J. (1982). "Estudios preliminares del mecanismo de intercambio metal-halógeno. La cinética de reacción de n- butillitio con bromobencenos sustituidos en solución de hexano". Mermelada. Chem. Soc . 104 (2): 522–525. doi : 10.1021 / ja00366a024 .
  9. ^ Fischer, H. (1969). "Resonancia de espín electrónico de radicales alquilo transitorios durante reacciones de haluro de alquil-litio-alquilo". J. Phys. Chem . 73 (11): 3834–3838. doi : 10.1021 / j100845a044 .
  10. ^ Knochel, P .; Dohle, W .; Gommermann, N .; Arrodíllate, FF; Kopp, F .; Korn, T .; Sapountzis, I .; Vu, VA (2003). "Reactivos de organomagnesio altamente funcionalizados preparados mediante intercambio halógeno-metal". Angewandte Chemie International Edition . 42 (36): 4302–4320. doi : 10.1002 / anie.200300579 . PMID 14502700 . 
  11. ^ Arredondo, Juan D .; Li, Hongmei; Balsells, Jaume (2012). "Preparación de t -butil-3-bromo-5-formilbenzoato a través de reacciones de intercambio selectivo de metal-halógeno" . Síntesis orgánicas . 89 : 460. doi : 10.15227 / orgsyn.089.0460 .
  12. ^ Balkenhohl, Moritz; Knochel, Paul (2020). "Avances recientes de la reacción de intercambio halógeno-zinc" . Química: una revista europea . 26 (17): 3688–3697. doi : 10.1002 / chem.201904794 . PMC 7155102 . PMID 31742792 .  
  13. ^ Adam P. Smith, Scott A. Savage, J. Christopher Love, Cassandra L. Fraser (2002). "Síntesis de 4-, 5- y 6-metil-2,2'-bipiridina por una estrategia de acoplamiento cruzado de Negishi: 5-metil-2,2'-bipiridina". Org. Synth . 78 : 51. doi : 10.15227 / orgsyn.078.0051 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
  14. ^ Toth, JE; Hamann, PR; Fuchs, PL (1988). "Estudios que culminaron en la síntesis total de (dl) -morfina". J. Org. Chem . 53 (20): 4694–4708. doi : 10.1021 / jo00255a008 .
  15. ^ Parham, WP; Bradsher, CK (1982). "Reactivos de organolitio aromáticos portadores de grupos electrofílicos. Preparación por intercambio halógeno-litio". Acc. Chem. Res . 15 (10): 300-305. doi : 10.1021 / ar00082a001 .
  16. ↑ Sotomayor, N .; Lete, E. (2003). "Compuestos de arilo y heteroaril-litio por intercambio metal-halógeno. Síntesis de sistemas carbocíclicos y heterocíclicos". Curr. Org. Chem . 7 (3): 275–300. doi : 10.2174 / 1385272033372987 .
  17. ^ Quin, C .; et al. (2009). "Síntesis de una trampa de giro dirigida a las mitocondrias utilizando una nueva ciclación de tipo Parham" . Tetraedro . 65 (39): 8154–8160. doi : 10.1016 / j.tet.2009.07.081 . PMC 2767131 . PMID 19888470 .  
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