Organokovy v organické syntéze. - Univerzita Pardubice...nBuCl(Br) nBuLi hexan Li-drát...

® Filip Bureš

Organokovyv organické syntézev organické syntéze.

PPd

tButBu

OAc

O

OB H

Literatura

® Filip Bureš

Literatura1. M. Schlosser, Organometallics in Synthesis 1994, John Wiley & Sons Ltd.,

Chichester.

2 C Elschenbroich Organometallics 2006 WILEY-VCH Weinheim Third2. C. Elschenbroich, Organometallics 2006, WILEY-VCH, Weinheim. Third,Completely Revised and Extended Edition.

3. A. de Meijere, F. Diederich, Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions2004, WILEY-VCH, Weinheim. Second Edition, Vol. 1 a 2.

4. P. Knochel, Handbook of Functionalized Organometallics 2005, WILEY-VCH, Weinheim. Vol. 1 a 2.

5. E. V. Anslyn, D. A. Dougherty, Modern Physical Organic Chemistry, 2006,University Science Books, New York. Chapter 12: Organotransition MetalReaction Mechanism and Catalysis.

6. D. Dvořák, Chemie organokovových sloučenin přechodných kovů 1994,skriptum VŠCHT Prahaskriptum, VŠCHT Praha.

Úvod do chemie organokovových sloučenin (OS)

® Filip Bureš

Úvod do chemie organokovových sloučenin (OS)

- chemie sloučenin, kde je atom kovu vázán nejběžněji na atom uhlíku a/nebo jinéprvky hlavní skupiny.

- kovy M jsou nejčastěji alkalické kovy (Li/Na/K), kovy alkalických zemin (Mg),prvky hlavní skupiny (B/Al/Sn/Si/As/Se) a přechodné kovy.

alkali and alkalineearth metals

transition metals

earth metals

main group metals

transition metals

Historie

® Filip Bureš

Historie

- organokovy jsou známy již více než 140 let.

- hlavními pionýry a objeviteli na poli chemie organokovových sloučenin byli napřhlavními pionýry a objeviteli na poli chemie organokovových sloučenin byli např.R. W. Bunsen (1840), E. Frankland (1850), S. N. Reformatzky (1887), V. Grignard(1900), W. Schlenk (1922), H. Gilman (1930), G. Wittig (1930), M. S. Kharasch(1930) nebo K. Ziegler (1930).( ) g ( )

- po druhé světové válce (po roce 1940) zaznamenala chemie organokovovýchsloučenin nebývalý rozmach až do dnešní podoby, kdy organokovová činidla jsounaprosto běžným nástrojem organického chemikanaprosto běžným nástrojem organického chemika.

- hlavním důvodem „masového“ rozšíření OS je nukleofilita/bazicita organickýchzbytků vázaných na M a využití takových sloučenin v organické syntéze.

- moderními průkopníky chemie OS jsou např. P. Knochel, A. Suzuki, E. Negishi,K. Sonogashira, J.-E. Bäckvall, S. L. Buchwald, A. de Meijere, F. Diederich, J. K.Stille R F Heck a mnoho dalšíchStille, R. F. Heck a mnoho dalších.

Historie

® Filip Bureš

Historie

1827 – Zeiseho sůl (první OS s přechodným kovem)

1

+ [PtCl4]2-PtCl

Cl Cl

1-

- Cl-

1849 – Organozinečnaté sloučeniny (Frankland)

1900 – Grignardovy sloučeniny (Grignard)

1951 – Ferrocen (Pauson, Wilkinson, Rosenblum, Woodward)

„Polární organokovové sloučeniny“

® Filip Bureš

„Polární organokovové sloučeniny

- jedná se o OS alkalických kovů (Li/Na/K), kovů alkalických zemin (Mg) a rovněžsloučeniny zinku (Zn) – OS sloučeniny Mg/Zn budou probrány separátně.

- tyto sloučeniny se vyznačují polární vazbou uhlík(C)-kov(M), nicméně polaritatéto vazby je silně ovlivňována druhem kovu

kti it l č i N K j d i á ř d ší kl filit /b i it- reaktivita sloučenin Na a K je dominována především nukleofilitou/bazicitou,reaktivita sloučenin Li/Mg/Zn je doplňována rovněž elektrofilitou kovu

- nejběžnější způsob popisu polárních OS je „na bázi“ přisouzení zápornéhoj j p p p p j p pnáboje atomu uhlíku na kterém je kov vázán a kovový protipól je pak označovánjako kation – vznik tzv. „karbaniontu“.

+

- nicméně bez znalosti úplné struktury OS nelze toto zjednodušení generalizovat a

M C-+

M C M C

nicméně bez znalosti úplné struktury OS nelze toto zjednodušení generalizovat aagregaci, koordinaci a solvataci OS nelze zanedbávat!

Koordinace, agregace, solvatace

® Filip Bureš

Koordinace, agregace, solvatace

- pokud jsou přitažlivé síly mezi OS silnější než síly odpudivé, mohou OS vytvářetvětší organické struktury – klustery.

- obecně se kovy v OS snaží o maximální zaplnění svého koordinačního čísla, kdyelektronově-deficitní vazby (můstky) jsou nejběžnějším způsobem vzniku klusterů,agregátů či oligo(poly)merních jednotek (typicky molekula diboranu).g g g (p y) j ( yp y )

- takovéto sloučeniny lze nalézt v plynné i pevné fázi jakožto v roztoku!!!

- typické koord. číslo pro Li/Mg/Zn je čtyři, pro kationty jako Na/K šest, nicméněspecifické efekty mohou koordinační číslo zvýšit/snížit.

Fu

F

LiLi

Fu

Fu

Fu

Koordinace, agregace, solvatace - shrnutí

® Filip Bureš

Koordinace, agregace, solvatace shrnutí

- v uhlovodících (typicky hexan) a aromátech (benzen, toluen) je koordinačníčíslo organolithných sloučenin vyšší než v éterech (Et2O, THF) – nBuLi jeh í h í E O b THFhexamerní v hexanu, tetramerní v Et2O nebo THF.

- sterické nároky snižují agregaci – sBuLi nebo tBuLi nejsou v hexanuhexamerní ale tetramerní.

- hybridizace (zvyšující se s-charakter) snižuje agregaci – iPrLi je v etherechvždy tetramerní, PhLi existuje jako ekvilibrium dimeru a tetrameru (v závislosti nateplotě)teplotě).

- rozložení náboje snižuje agregaci – 2-methylallyllithium/potassium jsou v THFmonomerní

- nízká teplota způsobuje deagregaci – nBuLi tetramer v THF se rozloží nadimer při tepl. pod -100 °C, PhLi bude přítomno v rovnováze dimeru a monomeru.

á (3 ýš ) j ě ě k i í b hl lá í OS- agregáty (3 a výše) jsou poměrně nereaktivní a proto, aby mohly polární OSreagovat musí nastat úplná nebo částečné deagregace.

- alkyllithium OS velice ochotně kombinují s jinýmiy j j ý

OS (Mg/Zn/B/Na) za vzniku stabilnější heterooligomerů

Reaktivita polárních OS dle použitého kovu

® Filip Bureš

Reaktivita polárních OS dle použitého kovu

- reaktivita polárních OS závisí především na typu použitého kovu a rovněž naorganickém zbytku

- čím je kov více elektropozitivní, tím více bude mít vazba C-M iontový charakter atím více se bude OS chovat jako „obnažený karbaniont“ resp. báze (typicky K/Na).

- méně elektropozitivní kovy (Zn/Mg) budou vázány spíše kovalentně a výslednáOS bude typickým nukleofilním činidlemyp ý

- reaktivitu polárních OS lze z pohledu použitého kovu seřadit zhruba takto:

Reaktivita polárních OS dle organického zbytku

® Filip Bureš

Reaktivita polárních OS dle organického zbytku

- reaktivita polárních OS je rovněžovlivňována použitým organickýmb kzbytkem.

- poměrně efektivně lze měřit reaktivitukarbaniontů pomocí protonových afinitp p ý(bazicita) měřených nejčastěji v plynnéfázi (obrázek)

Převzato z M. Schlosser, Organometallics in Synthesis 1994, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, p. 21.

Reaktivita polárních OS příklady

® Filip Bureš


- bazicita vs. nukleofilita polárních OS vůči tBuCl

CH

CH3H C Cl

nBuLiH2C

H3CCH3

ClH Bu

LiCH2

H3CCH3

- LiCl

nBuMgBr jH3CCH3

Cl nBuMgBr nereaguje

nBuZnClCH3

H3CCH

nBuZnCl2+CH3

H3CCH

nBu

- bazicita vs. nukleofilita polárních OS vůči acetofenonuCH3 CH3


® Filip Bureš


- nukleofilita acetilidů

H2OR C N + M Ph R C

NPh

MR C

OPh

H2O

R = CH3, PhM = BrMg, Li, Na, K

- srovnání reaktivity acetilidů lithného/draselného s alkoxidy

- stereoselektivita – adice polárních OS na karbonylové sloučeniny

M ax vs. ek

O M CH2 CH CH2OH

+OH

axiální k t iál í

ZnBr 85:15MgBr 45:55Li 35:65Na 35:65K 37:63axiální ekvatoriální K 37:63

Příprava polárních OS – oxidativní adice

® Filip Bureš

Příprava polárních OS oxidativní adice

- v principu existují dvě metody příprav OS – oxidativní adice nebo vzájemnáinterkonverze, příprava OS obecně vyžaduje zvládnutí techniky Schlenkových

ád b k i í li knádob a vakuum-inertní linky

Oxidativní adice X-M – jedná se o inzerci elementárního kovu do vazbyC-X kde X mohou být H halogeny Hg/Sn O S nebo C (tzv UMPOLUNG)C X, kde X mohou být H, halogeny, Hg/Sn, O, S nebo C (tzv. UMPOLUNG)

Oxidativní adice halogen-M – relativní reaktivita halogenů při oxidativní adicije v pořadí I > Br > Cl. Obecně je reakce halogenderivátu s kovem poměrnědl h á t j tř b k ( j é Z M ) kti t“zdlouhavá a proto je potřeba kov (zejména Zn a Mg) „aktivovat“

– použitím práškových kovů, Rieke kovy (Zn, Mg, Cu…), disperze kovů vetherech, ultrasonická lázeň nebo přidáním „reaktivních halogenalkanů“ jakojsou CH I EtBr BrCH=CHBr nebo Ijsou CH3I, EtBr, BrCH=CHBr nebo I2.

Oxidativní adice halogen-M

® Filip Bureš

Oxidativní adice halogen M

- alifatické organosodné sloučeniny lze připravovat z halogenderivátů poměrněobtížně, pouze chlorderiváty poskytují “uspokojivé” výtěžky, nicméně OS je

ř b ě ě hl ř b “ i ké l č i l řipotřeba poměrně rychle „spotřebovat“, aromatické sloučeniny lze připravovatrovněž reakcí se sodnou disperzí nebo „sodným pískem“ (velikost částic kovuopět významně ovlivňuje průběh a výtěžek reakce).

- organodraselné sloučeniny lze připravovat obdobně, nicméně ve vyššíchvýtežcích [pentylpotassium (35%), fenylpotassium (55%), vinylpotassium (73%)]

- všechny alkalické kovy vytváří s aromáty (akceptory) v etherických roztocích- všechny alkalické kovy vytváří s aromáty (akceptory) v etherických roztocíchtemně zelené nebo modré „radikál-anionty“ – 1:1 adukty jako jsou naftalen-lithium,bifenyl-lithium nebo Freemanovo činidlo (4,4’-di-tbutylbifenyl-lithium, LiDTBB),která lze aplikovat jako lithiační činidla tolerující amidy acetaly dvojné vazbykterá lze aplikovat jako lithiační činidla tolerující amidy, acetaly, dvojné vazby…

ClLi

Li

Freeman

Oxidativní adice halogen-M – lithné OS

® Filip Bureš

Oxidativní adice halogen M lithné OS

- organolithné sloučeniny patří mezi nejdůležitější polární OS a jsou širocevyužívány v organické syntéze (komerčně dostupné)

nBuCl(Br) nBuLihexan

Li-drát

nejčastěji jako 1.6-10M roztokyh /h t (k č í d kt )Li/N liti b v hexanu/heptanu (komerční produkty)

Clhexan

Li/Na slitina nebodisperze

Li

CH3Cl CH3LiLi-drát

Et2O nejčastěji jako 1.6-2.2M roztokyv diethyletheru (komerční produkty)Li-drát

CH3Br CH3Li.LiBrEt2O

ClLi/Na slitina

THFLi

THF

Br

Li

Li.LiBr

chlorbenzen v Et2O pomalu/rychle v THFEt2O

chlorbenzen v Et2O pomalu/rychle v THF

Oxidativní adice chalkogen-M

® Filip Bureš

Oxidativní adice chalkogen M

- inzerce kovu do vazeb C-O nebo C-S probíhá obtížněji než do vazby C-halogen,tzn. že ethery lze použít jako vhodná rozpouštědla pro polární OS, nicméně ij ji h ži í j li i á č h ž l l ží ří ř lá í h OSjejich použití je limitováno, čehož lze ale využít pro přípravu např. polárních OS.

- diaryl nebo aryl-alkyl ethery podléhají dekompozici poměrně snadnoH2C

OCH3 H2CLi

2

Li

THF

H2C

CH3C CH3

OCH3

K/Na slitina

Et2O

CH3C CH3

K

2

kumylpotassium

Oxidativní adice H-M

® Filip Bureš

Oxidativní adice H M

- nejběžnější reakce je příprava acetylidů – nejčastěji reakcí alkalického kovu vkapalném amoniaku (lze izolovat i pevné)

- významné rovněž při přípravě cyklopentadienylových (Cp) OS (M = Na/K/Li)

M/NH3(l)R H R M

- ethylen reaguje s lithiem při -25 °C v THF za vzniku vinyllithia – reakce běží přes1 2-dilithioethan který odštěpuje hydrid lithný1,2-dilithioethan, který odštěpuje hydrid lithný

Vzájemná interkonverze

® Filip Bureš

Vzájemná interkonverze

- jedná se o rovnovážnou reakci mezi R-X (X = M, halogen, chalkogen, C, H) akomerčně dostupnou OS – R’-M (nejčastěji nBuLi, tBuLi, MeLi nebo PhLi) neboří D M k i (Di h M ll i )přímou DoM reakci (Direct ortho-Metallation).

Vzájemná interkonverze M-M – reakce mezi dvěma OS, kdy jedna je nejčastějiorganolithná OS (komerčně dostupná) a druhá OS patří mezi „soft“ sloučeniny sg ( p ) p yelektronegativním kovem (metaloidy – nejčastěji Hg, Sn nebo Pb OS).

Vzájemná interkonverze halogen-M

® Filip Bureš

Vzájemná interkonverze halogen M

- synteticky nejvýznamnější reakce, kdy reaguje halogenderivát (substrát,nejčastěji R-Br nebo R-I) s komerčně dostupnou OS za vzniku lithiovaného

b á h í il j díl b i i á h jí í ik jí í OS ( čá č ásubstrátu – hnací silou je rozdíl v bazicitách reagující a vznikající OS („částečnáneutralizace“)

I LiPoměr OS1/OS2

+ iPrLi + iPrI 1:104

I Li(OS1)

250:1+ CH2=CHLi +(OS1)

(OS2)

CH2=CHI

Z uvedeného vyplývá, že pro interkonverzi halogen-M jenejlépe používat alifatických OS, které vykazují nejvyššíbazicitu!!!bazicitu!!!


® Filip Bureš


- pomocí interkonverze halogen-kov lze zavádět atom lithia do různých poloharomátů v závislosti na pozici odstupujícího halogenu (na rozdíl od DoM reakce)

- mírné reakční podmínky interkonverze halogen-M dovolují přípravu celé řadylithných labilních OS jakožto celé řady heteroaromatických OS (výměna Br-Li)


® Filip Bureš


- tribromimidazol (thiazol) lze selektivně lithiovat v pořadí poloh 2/4/5 (Knochel)

- některé organolithné OS mohou podléhat postupné „metamorfóze“ za vznikuméně bazického (stabilnějšího) isomeru (isomerizace Li)

- tBuLi lze využít pro generování dilithných OS – dle použitého množství (2/4 ekv.)vzniká mono- nebo dilithiumnaftalenvzniká mono nebo dilithiumnaftalen

Vzájemná interkonverze H-M

® Filip Bureš

Vzájemná interkonverze H M

- transfer kovu z OS (R’-M) do vazby R-H za vzniku vazby R-M je nejčastějioznačovaná jako „metalace“ nebo „transmetalace“ a je to velice důležitý nástroj

d íh i kéh h ik !moderního syntetického chemika!

t t k b l áh d ě bj P S h i i (1908)- tato reakce byla náhodně objevena P. Schoriginem (1908)

- jedná se v podstatě o acido-bazickou reakci, kde je respektováno pořadí bazicitjednotlivých kovů (K > Na > Li > Mg > Zn), tzn. že nejlépe budou transmetalovatorganodraselné alifatické OS

K-OS dokáží metalovat dokonce i pentan

N / i OS l jí b b lNa/Li-OS metalují benzen nebo toluen

Mg/Zn-OS metalují pouze silně aktivované (kyselé) substráty jako jsou

ř t l b kl t dinapř. acetylen nebo cyklopentadien

Vzájemná interkonverze H-M

® Filip Bureš

Vzájemná interkonverze H M

- nejběžnější, nejlevnější, komerčně dostupné a v etherech či uhlovodíchrozpustné jsou organolithné sloučeniny a proto byla provedena celá řada studií

bj ň jí í j ji h k i i b ě Li OS l jí k é C H b k éobjasňující jejich reaktivitu – obecně Li-OS metalují pouze takové C-H vazby, kteréjsou nějakým způsobem aktivovány/acidifikovány

Aktivace C-H vazby

Tenze cyklů – čím napnutější cyklus, tím jednoduší metalacey p j y j

Polarizace – (homo)konjugované dvojné vazby pomáhají delokalizaci náboje a tímdň jí l iusnadňují metalaci

Na O Li

Vzájemná interkonverze H-M – aktivace C-H vazby

® Filip Bureš

Vzájemná interkonverze H M aktivace C H vazby

Rezonance – opět je principem delokalizace náboje vlivem M-efektu, kteránapomáhá metalaci – protonové afinity allylového resp. benzylové aniontu jsou o3 /4 k l l 1 ižší ž d íd jí 1 l ý i35/45 kcal.mol-1 nižší než odpovídají 1-propylový anion.

tento efekt je ještě výraznější pokud může být náboj přenesen na heteroatom- tento efekt je ještě výraznější pokud může být náboj přenesen na heteroatomjako je N,O (enamidy, enaminy, enoláty)

Vliv I-efektu – jedná se zejména o –I efekt některých heteroatomů jako je např. N,nesoucích pozitivní náboj

Vzájemná interkonverze H-M – aktivace C-H vazby

® Filip Bureš

Vzájemná interkonverze H M aktivace C H vazby

Rezonance za účasti d-AO – trimethylsulfoniové nebo tetramethylfosfoniové solejsou řádově „kyselejší“ než odpovídající tetramethylammoniové sole, což jeů b bili í ikléh k b i úč i d AOzpůsobeno stabilizací vzniklého karbaniontu za účasti d-AO

- tento „okyselující“ efekt lze rozšířit i na ligandy komplexované přechodnýmkovem (Fe, Cr), kdy ferrocen nebo dibenzenchromium lze (di)metalovat přímopomocí nBuLi

Efekt silných σ-donorů (TMEDA)

® Filip Bureš

Efekt silných σ donorů (TMEDA)

I slabě aktivované C-H vazby lze metalovat pomocí nBuLi s přídavkem TMEDA(N,N,N’,N’-tetramethylethylendiamin), který má dva důležité efekty:

1. Vznik čtyřčlenného TS – ideální proton transfer z C-H vazby na OS by bylpřes lineární C-H-C můstek, což by mohlo nastat pouze tehdy, pokud kov Mnebude přímo zapojen do vzájemné interkonverze ale bude oddělen jakop p j j jsolvatovaný iont.

- solvataci a stabilizaci čtyřčlenného TS, který trpí redukovanýmivazebnými úhly a slabými zanikajícími/vznikajícími C-M vazbami,zabezpečují svými koordinačními vlastnostmi N- (TMEDA, DABCO)nebo O-ligandy (crown ethery).

Efekt silných σ-donorů (TMEDA)

® Filip Bureš

Efekt silných σ donorů (TMEDA)

2. Zvýšení reaktivity OS – jak již bylo zmíněno dříve, polární OS se vyskytují vroztocích jako agregáty (hexamery, tetramery), které jsou poměrně nereaktivní.

- TMEDA rozrušuje agregáty polárních OS a vznikají tak reaktivníN-komplexované OS

i é ě j k TMEDA t k i th dléh jí lý k í- nicméně jak TMEDA, tak i crown ethery podléhají pomalým reakcím saktivovanými OS (TMEDA – lithiace na jedné z methyl skupin, crown etherypomalé β-eliminaci)

- tyto problémy lze vyřešit pomocí tzv. „superbází LIC-KOR“ – směs alkyllithnésloučeniny a alkoholátu draselného, která využívá „efektu sousední skupiny“ přistabilizaci TS a „netrpí neduhy“ TMEDY či crown etherů popsané výše

MK

O

CH

C

M

"LIC-KOR"

Direct ortho-Metalation (DoM reakce)

® Filip Bureš

Direct ortho Metalation (DoM reakce)

- přímá ortho-lithiace anisolu byla objevena Wittigem (1938) a od té doby se tatometoda selektivního zavádění kovu do ortho-polohy vyvinula v mocný nástroj

i kéh h iksyntetického chemika

- dnes lze ortho(alfa)-lithiovat(metalovat) aromáty, heteroaromáty, olefiny i alkany.

okyselující efekt“ heterosubstituentů klesá se vzdáleností nicméně v některých- „okyselující efekt heterosubstituentů klesá se vzdáleností, nicméně v některýchpřípadech lze pozorovat i β-lithiaci

O

H

LiO EtO Li

O S NLi Na Li

O

S NTMS

Direct ortho-lithiation (DoM reakce)

® Filip Bureš

Direct ortho lithiation (DoM reakce)

- obecně heterosubstituenty (X, O, N, S) v β-poloze usnadňují přímou lithiaci

- methoxymethoxy nebo dimethylaminomethoxy deriváty podstupují ortho-metalacirychleji než samotný anisol

O O O N O O

Li Li Li

OCH3

- fenol nebo α-naftol lze pomocí tBuLi rovněž přímo ortho-lithiovat za vznikuo-lithiumoxyfenyllithia resp. v polohách 2 (β) a 8 (γ)


® Filip Bureš


- alkyl(aryl)thio substituenty aktivují mnohem méně než alkoxy skupiny

- sulfony, estery sulfonových kyselin a sulfonamidy mohou býtortho-lithiovány

- lithiace karboxamidů je proveditelná v závislosti na přítomných N-substituentechLi

CO

NR2 LiC

OLi

NR

kti b tit t l ( ě)

CF3

LIC-KOR

CF3Li

O OLi

R = Et, iPr Me (nelze) R = Me, iPr, Ph

- aktivace substituenty v γ-poloze (omezeně) LIC KOR


® Filip Bureš


- oxazoliny či imidazoliny patří mezi nejsilněji aktivující substituenty pro DoMreakce (syntetické prekurzory ortho-lithiovaných benzoových kyselin)

- více aktivujících skupin – pokud jsou v meta-polohách tak dochází k násobenísíly aktivace pokud jsou v ortho a para polohách tak dochází k samostatnémusíly aktivace, pokud jsou v ortho- a para-polohách, tak dochází k samostatnémuřízení (viz tabulka)

Klesající síla ortho-aktivace (DMG)-OCONR2 -SO2R-CONR2 Oxazoliny -C(=NR)OLiCH NR OCH OCH N C( OR)OLi-CH2NR2 -OCH2OCH3 -N=C(-OR)OLi

-OCH3-NR2 -F -CF3NR2 F CF3

Stanovení koncentrace OS v roztoku

® Filip Bureš


- stanovení oncentrace používané OS v roztoku – nejčastěji dvojí titrace (Gilman,1964)

Totální bazicita – nejprve je Li-OS rozložena ledem/vodou na LiOH a ten jetitrován 1M HCl na fenolftalein (ruší alkoxidy, oxidy, hydroxidy, uhličitany)

Zbytková bazicita – Li-OS je neprve selektivně rozložena přebytkem1,2-dibromethanu na BrR/ethen nebo HR/vinylbromid a zbytek je opět titroványy y j p y1M HCl.

Rozdíl mezi totální a residuální bazicitou udává koncentraci aktivní Li-OS.

Sufferův test – použití N-pivaloyl-o-toluidinu (Suffeer, 1989), který se zbarvujeprvním nadbytkem RLi (neruší alkoxidy hydroxidy oxidy uhličitany)prvním nadbytkem RLi (neruší alkoxidy, hydroxidy, oxidy, uhličitany).


® Filip Bureš


Poquetův test – titrace alkoholů (iPrOH, menthol) Li-OS na 1,10-fenantrolin doprvního žlutého zbarvení (Grignardovy činidla)

RLi

RHN

N

OH- RH

OLi

Ogurův test – využívá štěpení ditelluridů působením Li-OS (Ogura, 1989) zavzniku charakteristického žlutého zbarvení (rovněž vhodné pro Grignardovačinidla)

Aplikace polárních OS – příklady

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS příklady

1. Metalace – jedna z nejčastějších aplikací Li-OS

- lithiace benzenu pouze pomocí nBuLi aktivovaného TMEDA nebo LIC-KORlithiace benzenu pouze pomocí nBuLi aktivovaného TMEDA nebo LIC KOR

- příprava 3,5-ditert-butylbenzoové kyseliny

- chlorkarbeny

nBuLi styrenPh Ph Cl

CH2Cl2nBuLi

- BuHLiCHCl2

- LiClCHCl

karbenoid chlorkarben

styren

Cl+

- deprotonace terminálních acetylenů

Aplikace polárních OS – Metalace

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS Metalace

- prekurzory pro NLO-phory – formylace

- aplikace LDA a LiN(TMS)2 – „přímá aldolová kondenzace“ nebo deprotonacep ( )2 p p

Aplikace polárních OS – Metalace, DoM reakce

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS Metalace, DoM reakce

- stereoselektivní lithiace – nejčastěji katalyzováno (-)-sparteinem

Aplikace polárních OS – Metalace, DoM

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS Metalace, DoM

- formylace - NLO-phory - acylace – ethylvinylether jako syntetickýprekurzor acylu

- využití DoM reakce v cross-coupling reakcích (CC)

Aplikace polárních OS – interkonverze

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS interkonverze

2. Vzájemná interkonverze X-M – opět velice častá aplikace polárních OS tamkde přímá metalace není možná nebo je neselektivní

- typickým příklad je zavádění m- a p-substituentů na aromáty

li hi idi X M i k b blé á id i í di H M- lithiace pyridinu – X-M inetrkonverze bezproblémová, oxidativní adice H-Mneběží (obdoba Chichibabinovy adice)


® Filip Bureš


- příprava boronových kyselin

- příprava acetylidů z dibromolefinů - Corey-Fuchs dibromolefinace (Corey E. J.,p p y y ( yFuchs P. L., 1972)

R

Br

B

nBuLi/THF/-78 °C H2OLiR HR

li hi hl lk ů

R Br 1. CO2(s)2. H2O

COOHR

- lithiace chloralkenů


® Filip Bureš


3. Wurtz a Wurtz-Fittig reakce (Wurtz A., 1855. Fittig R., 1864) – jeden znejstarších couplingů vůbec – jednoduchá dimerizace alkylhalogenidů vří i lk li ký h k ů (W S ) b íš á k i kéhpřítomnosti alkalických kovů (Wurtz, SN) nebo smíšená reakce aromatického a

alifatického halogenderivátu (Wurtz-Fittig, SNAr)

- intramolekulární Wurtz reakce

Br ClEt2O/Na

- klasická Wurtz-Fittig reakce

Aplikace polárních OS – příklady

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS příklady

4. Deprotonace organofosfoniových iontů: Wittigova reakce (Wittig G., 1949)– příprava olefinů

5. Adice na násobné vazby (karbolithiace) – tendence Li-OS se adovat nanásobné vazby leží někde mezi Grignardovými činidly a B-OS, lze je adovat nastyren nebo konjugované dieny

- nBuLi/TMEDA-iniciovaná polymerace ethylenu nebo EtLi-aktivovaná polymeraceisoprenu

Aplikace polárních OS – karbolithiace

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS karbolithiace

- intramolekulární karbolithiace C-C

- stereoselektivní adice Li-OS na C=C vazbu (spartein)

- adice na Li-OS na nitrily, amidy (příprava ketonů/aldehydů)

Aplikace polárních OS

® Filip Bureš

Aplikace polárních OS

6. Výměna kov-kov (M1-M2) – jedná se o reakci Li-OS s halogenidy přechodnýchkovů a kovů hlavní skupiny (příprava jiných OS).

- chemoselektivní adice Ti-OS na karbonylové sloučeniny za využití Li-OS najejich přípravu

ClTi(OiPr)MeLi (MeMgBr)

MeTi(OiPr)ClTi(OiPr)3 MeTi(OiPr)3

O O

1. MeTi(OiPr)3 +PhOH

CH3

H PhOH

CH3

CH3

2 H+/H2O

Ph H

O

Ph CH3

O+

1 : 1

: <1>992. H /H2O

1. MeLi(MeMgX) +PhOH

H PhOH

CH3

: 50CH350

CH32. H+/H2O

Mg-OS – Grignardova činidla (GČ)

® Filip Bureš

Mg OS Grignardova činidla (GČ)

- objeveny náhodně Victorem Grignardem (1900) při studiu reakcíhalogenalkanů, v roce 1912 V. Grignard získal Nobelovu cenu:

“for the discovery of the so-called Grignard reagent, which in recent years hasgreatly advanced the progress of organic chemistry“

GČ j ji h j d d há ří t bilit kti it ůči lé ř dě l kt filů- GČ a jejich jednoduchá příprava, stabilita a reaktivita vůči celé řadě elektrofilů znich činní mocný nástroj využívaný generacemi chemiků

Příprava – primární GČ jsou nejběžněji přípravovány přímou oxidativní adici kovup p j j j p p y pa halogenderivátu v polárním, aprotickém rozpouštědle jako jsou ethery (Et2O,THF).

- GČ reagují se vzduchem, vlhkostí a jinými elektrofily a proto je nutno reakciprovádět pod inertní atmosférou (vakuum-inertní linka)- kov nejčastěji v podobě hoblin, zrníček, prášku nebo nejlépe jako Rieke Mg – aktivace kovu pomocí I2 (aktivace povrchu, kdy vzniklý MgI2„dosušuje“ zbylé stopy vlhkosti, iniciaci Grignardovy reakce podporují i reaktivní halogenalkany jako jsou CH3I, BrCH2CH2Br apod.

Mg-OS – Grignardova činidla (GČ)

® Filip Bureš

Mg OS Grignardova činidla (GČ)

- v roztoku jsou GČ přítomna v rovnováze s koordinovaným rozpouštědlem(Schlenkova rovnováha) – vznik R2Mg a MgX2 – R2Mg i RMgX reagují stejně

- dynamická rovnováha byla prokázána pomocí NMR

- CH3MgBr dává jeden signál v 1H NMR při lab. teplotě, nicméně pod -100 °C jižé i álseparované signály

- EtMgBr - 25Mg NMR (THF, 37 °C): δ = 99.2 (Et2Mg), 56.2 (EtMgBr),13.9 (MgBr2)( g 2)

- Schlenkova rovnováha je zřejmě příčinou proč nelze(až na pár vyjímek) připravitopticky čisté GČ (ztráta stereochemické informace na α-C)

l é GČ l ři i k d í M h l lk- nesolvatované GČ lze připravit kondenzací par Mg a halogenalkanu

Mg + RX1. kondenzace/-200 °C

RMgX (s)2. 20 °C

Mg-OS – oxidativní adice

® Filip Bureš

Mg OS oxidativní adice

- při nízkých teplotách lze oxidativně adovat Rieke hořčík i na halogenfunkcionalizované halogenaromáty (estery, nitrily)

- binární organohořečnaté sloučeniny lze připravovat transmetalací nebo pomocívhodně zvoleného rozpouštědla (dioxan, polyethery)

M + R HMg + R2Hg R2Mg Hg+

2 RMgX R2Mg +1,4-dioxan

MgX2.dioxanroztok roztok sraženina

- mechanismus oxidativní adice Mg zatím není zcela objasněn, ale předpokládáse SET

Mg-OS – DoM magnesiace

® Filip Bureš

Mg OS DoM magnesiace

- obecně nejsou GČ dostatečně silné báze na přímou deprotonaci tak jakoK/Na/Li-OS a navíc je jejich použití limitováno vysokou nukleofilitou GČ (afinitou k

l k fil í b i ů b á ) i é ě i ěk é id l žíelektrofilním substituentům na substrátu), nicméně i některé amidy lze použít naDoM reakce

O O

SO1. (iPr)2NMgCl/THF/rt

2. PhCHOSO OH

Ph~ 60%CH3 CH3

1. (iPr)2NMgCl/THF/rtNSO2Ph

NSO2Ph

N

C 3

SO2Ph

1. (iPr)2NMgCl/THF/rt

2. PhCHO~ 80%

N

CH3

SO2PhPh

OH 2. allylbromid~ 50%

- acetyleny lze (mono)metalovat snadno přímo pomocí GČ

Funkcionalizovaná GČ

® Filip Bureš

Funkcionalizovaná GČ

- připravují se vzájemnou interkonverzí halogen-Mg - nejčastěji I-Mg za využitíiPrMgCl/<0 °C (Villiéras, Cahiez, Knochel) – reakce toleruje celou řaduf kč í h k i ří ý h h l b á ě ( i il h l hfunkčních skupin přítomných v halogen-substrátě (estery, nitrily, halogeny, ethery,iminy, nitro, ketony...)

- alifatické halogenderiváty reagují špatně (rovnováha)

- selektivní dimethalace 1,4-dibromtetrafluorbenzenuF F

Br

EtMgBr/THF/- 78°C/15 min F FMgBr

93%F

BrF F

MgBrF

93%

Funkcionalizovaná GČ - příklady

® Filip Bureš

Funkcionalizovaná GČ příklady

- funkcionalizovaná GČ s esterovou funkcí (i boronových kyselin)CHO

I

iPrMgCl

MgCl

CN

OH

20 °C

- selektivní metalace na C(sp2) vedle C(sp3) a následná cyklizace na isoindolinon

COOCH3

THF, -20 °C

COOCH3

H3COOC CN-20 °C~ 83%

- GČ indukovaná intramolekulární cyklizace


® Filip Bureš


- příprava GČ na dvojné vazbě

- adice na konjugované násobné vazby

CN1. tBuMgCl

ClCN H+

ClCN

- volné OH a NH2 skupiny jsou rovněž „kompatibilní“ s GČ!!!

CNHO 2. Cl(CH2)4MgBr O Mg ~ 78% OH

CN


® Filip Bureš


- heterocyklické, funkcionalizovaná GČ

- selektivní výměna na thiazolu v pořadí C-5/C-2

pyridin- pyridin

Lithiumtriorganomagnesiáty – příprava/využití

® Filip Bureš

Lithiumtriorganomagnesiáty příprava/využití

R3MgLi – reakcí organolithného a Grignardova činidla lze připravittrialkylmagnesiáty. Tato organokovová činidla podléhají výměně X-Mg ochotněji,y g y g p j ý g j ,reagují rychle i s elektronově bohatými bromaromáty (ve srovnání s iPrMgCl).Vyšší reaktivita má za následek ale nižší toleranci k funkčním skupinám vporovnání s běžnými Grignardovými činidly.

Nitroareny a jejich metalace Grignardovými činidly

® Filip Bureš

y j j g ý y

Příprava Grignardových činidel nesoucích nitroskupinu není jednoduchá z důvoduelektrofilního charakteru NO2, nicméně 2-nitroderiváty lze připravit výměnou I-Mg2, y p p ý gstéricky objemnými arylhořečnatými činidly za nízkých teplot. 3- a 4-nitroderivátyreagují neselektivně za adice organohořečnatých činidel na nitro skupinu.

Aplikace GČ

® Filip Bureš

Aplikace GČ

Pro svoji značnou nukleofilitu našla GČ mnohá uplatnění jak v základní, tak i vpokročilé organické syntéze (Kumada-Corriu CC)p g y ( )

Aplikace GČ

® Filip Bureš

Aplikace GČ

- příprava (esterů) boronových kyselin

oxidace GČ na fenoly resp aminy aplikace N O bis(TMS)hydroxylaminu- oxidace GČ na fenoly resp. aminy – aplikace N,O-bis(TMS)hydroxylaminu(Ricciho metoda)

Aplikace GČ – vznik arynů

® Filip Bureš

Aplikace GČ vznik arynů

- aromatické jodidy/bromidy obsahující dobrou odstupující skupinu (Tosyl) vortho-poloze podléhají za laboratorní teploty eliminační reakci za vzniku arynůp p j p y ydidehydrobenzenu, za nízkých teplot lze provést výměnu I-Mg a aplikovat vznikléGČ v reakci s elektrofily, aryny reagují ve smyslu [4+2] cykloadice nebo smagnesiumthioláty či amidy jako nukleofily ve smyslu adice.

Aplikace GČ – Nitroareny

® Filip Bureš

Aplikace GČ Nitroareny

Adici arylhořečnatých činidel na nitroaromáty lze, po redukci vznikajícíhodiarylhydroxylaminu, využít pro přípravu diarylaminů (Köbrichova metoda).y y y , y p p p y ( )

Aplikace GČ – Nitroareny

® Filip Bureš

Aplikace GČ Nitroareny

- při reakci nitroaromátu s GČ dochází v prvním kroku vždy ke „ztrátě“ jednohoekvivalentu GČ (jako alkoholát) čemuž lze zabránit použitím nitrosoarenu(j ) p

N O

PhMgCl/THF/-20 °C/1 hodN

OMgClPh

FeCl2/NaBH4

r.t./2 hod

NHPh

73%

- nitrosoareny jsou poměrně nepřístupné a navíc značně toxické a proto bylyzavedeny azo tosyláty jako vhodné dostupné a netoxické aminační činidla

N N

r.t./2 hod

N

zavedeny azo tosyláty jako vhodné, dostupné a netoxické aminační činidla(doplněk k Buchwald-Hartwig CC)

N

ONMP

Organozinečnaté sloučeniny (Zn-OS)

® Filip Bureš

Organozinečnaté sloučeniny (Zn OS)

- Zn-OS jsou známé již od roku 1849, kdy byl E. Franklandem (Marburg) objevendiethylzineky- tyto sloučeniny byly široce používány pro tvorbu C-C vazeb až do objevení GČ(1900), které se ukázaly mnohem reaktivnější než Zn-OS, nicméně stále existujeřada reakcí kde jsou využívány výhradně Zn-OS (Reformatsky, Simon-Smith,Zn-enoláty apod.)- v porovnání s GČ, Zn-OS tolerují ještě více funkčních skupin a velice ochotnětransmetalují na jiné přechodné kovy (Cu, Pd, Ni), což je předurčuje jako vhodnékandidáty pro cross-coupling reakce (Negishi CC)- kovalentní charakter vazby Zn-C navíc způsobuje konfigurační stabilitu Zn-OS,kdy na rozdíl od Li-OS či GČ nedochází k racemizaci a lze je tak využít proří hi ál í h OSpřípravu chirálních OS

Názvosloví:

RZnX alkyl(aryl)zinkium halogenidRZnX – alkyl(aryl)zinkium halogenid

R2Zn – dialkyl(aryl)zinek

R3ZnLi – trialkyl(aryl)zinkát lithný

Organozinečnaté sloučeniny (Zn-OS)

® Filip Bureš

Organozinečnaté sloučeniny (Zn OS)

- reaktivita Zn-OS vzrůstá s rostoucí elektronegativitou připojeného C(R) a rovněžs agregací (polarizací kovalentní vazby Zn-C)g g (p y )

alkynyl < alkyl < alkeny < aryl < benzyl < allyl

RZnX < R2Zn < R3ZnMgX < R3ZnLi

- binární R2Zn sloučeniny jsou monomerní s lineární molekulou, σ-donory jsoukoordinovány velice ochotně

- organozink halogenidy RZnX podléhají agregaci obdobě jako Li-OS

ZnRX

XZn R X

Z Z

XZn

R

X

Zn

Zn

XX Zn

R

RRX ZnX

ZnR R Zn X

R

RR

Organozinečnaté sloučeniny RZnX - příprava

® Filip Bureš

Organozinečnaté sloučeniny RZnX příprava

1. Inzerce zinku do vazby C-X – jedná se o oxidativní adici aktivovanéhokovového zinku (nejlépe Rieke – fólie, prach ca. 325 mesh) s alkyl/aryl( j p , p ) y yhalogenidem (jodidem)- největší roli při této syntéze hraje důkladná aktivace zinku - nejčastějipomocí 1,2-dibromethanu (5%, THF, 30 s reflux) a následně reakce strimethylsilylchloridem (5%, 30 s reflux).

R IZn prach

R ZnIFG: COOR', enoáty, CN, X, (R'CO)2N, (TMS)2N, RNH, NH2,

R'CONH,(R'O)3Si, (R'O)2PO, R'S, R'SO, R'SO2, PhCOSFG THF FG

( )3 ( )2 2,R: alkyl, aryl, benzyl, allyl


® Filip Bureš


- primární alkyljodidy adují Zn při teplotách kolem 50 °C, kdežto sekundární již při25 °C; zatímco sekundární alkylbromidy jsou rovněž reaktivní, primární prakticky; y y j , p p ynereagují; aryl- nebo heteroaryl halogenidy reagují relativně snadno

Br

ZnBr

ZnCl2Li/naftalen/r.t./2.5 hod

Zn*

CH2BrZn/THF/0 °C/2 h

CH2ZnBr

NC BrZn*/THF/68 °C/3 h

NC ZnBr

COOEt

Zn/THF/0 C/2 h

COOEt

- přídavek LiI/LiBr solí a použití polárních rozpouštědel jako jsou DMAC/NMPzlepšuje inzerci zinku i do vazeb primárních halogen-, tosyl- nebo mesyl-derivátů,konverzi alkylbromidů lze katalyzovat i jodem (1 5%)

NC Br NC ZnBr

konverzi alkylbromidů lze katalyzovat i jodem (1-5%)


® Filip Bureš


2. Transmetalace – reakce OS, nejčastěji Li-OS, s chloridem nebo bromidemzinečnatým, funkcionalizovaná Li-OS jsou nejčastěji připravovány lithiací, DoMý , j j j p p y ,reakcí nebo C-X interkonverzí


® Filip Bureš


- příprava heterocyklických Zn-OS pomocí DoM reakce

lithi i l t ů/k b átů- α-lithiace vinylesterů/karbamátů

- fluorované Zn-OS

Diorganozinečnaté sloučeniny R2Zn- příprava

® Filip Bureš

Diorganozinečnaté sloučeniny R2Zn příprava

- diorganozinky R2Zn jsou reaktivnější než organozink halogenidy RZnX- připravují se interkonverzí C-X kde X značí nejčastěji halogen (I) nebo bórp p j j j g ( )

1. Interkonverze C-I – starší metoda oxidativní adice Zn do vazby C-I je omezenapouze na nefunkcionalizovaná Zn-OS, reakce alkyl(aryl)jodidů sdialkylzinečnatými činidly je univerzální metodou přípravy funkcionalizovaných Zn-Os typu R2Zn

- přidání solí CuI nebo Li(acac) a použití (iPr)2Zn dnes představují nejlepšíů b i t k í ý h d í kzpůsob interkonverze za mírných podmínek


® Filip Bureš


2. Interkonverze C-B – jedná se o hydroborační reakci alkenu s vhodnýmorganoboranem následovanou transmetalací na Zng- objevena Zakharinem/Okhlobystinem (1960) a Thielim (1965)- jako hydroborační činidla nejčastěji – Et2BH, IpcBH2 nebo 9-BBN- produkt nejčastěji ve formě (E)-izomeru

t l kti í h d b úč ti ( ) I BH ti k či té Z OS- stereoselektivní hydroborace za účasti (–)-IpcBH2 – opticky čisté Zn-OS


® Filip Bureš


- další příklady aplikace (–)-IpcBH2

1. (-)-IpcBH2

2. Et2BH3. iPr2Zn

O

O1. (-)-IpcBH2

2. Et2BH3. iPr2Zn

O

O

ZniPr

- aplikace 9-BBN jako hydroboračního činidla

ZniPr

2 ZniPr

Triorganozinkáty lithné R3ZnLi - příprava

® Filip Bureš

Triorganozinkáty lithné R3ZnLi příprava

- připravují se nejčastěji reakcí alkyl(aryl)lithných OS (3 ekvivalenty) s chloridemzinečnatým nebo adicí alkyl(aryl)lithné OS na dialkylzineký y ( y ) y

- obecně jsou nejreaktivnější z trojice Zn-OS: RZnX < R2Zn < R3ZnLi- funkcionalizované triorganozinkáty lze připravovat i C-I interkonverzí

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

1. Reformatsky reakce (Reformatsky S.,1887) – reakce α-brom esterůkarboxylových kyselin se zinkem a následně s elektrofily (aldehydy, ketony) zay ý y y ( y y, y)vzniku substituovaných β-hydroxy esterů

- asymetrická verzeO

Zn(Cu)/THF/PhCHOO

OBrZn(Cu)/THF/PhCHO

N(CH3)2

PhPh

HO

OOH

Ph

97%, 60% ee

- intramolekulární verze

%, %

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

2. Simmons-Smith reakce (Simmons H. E., Smith R. D., 1958) – generacereaktivních karbenů z dijodmethanu a jeho analogů a následná cyklopropanace –j j g y p patakující částice je karbenoid

MeOOCMeOOC

CH2I2Zn/Et2O

ICH2ZnIMeOOC

expanze arenů- expanze arenů

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

3. Nukleofilní adice na vazbu C=O – reakce Zn-OS s aldehydy a ketony, lze istereoselektivně

- stereoselektivní adice

I

O

OEtZn/Cu O

OEt

IZn 1. Ti(OiPr)2Cl2

2.HNBuO

H

O

HNBuO

O Bn

OH

COOEt

80% (4S):(4R) = 16:1O Bn

H 80%, (4S):(4R) = 16:1

Aplikace Zn-OS – stereoslektivní adice na C=O

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS stereoslektivní adice na C O

- stereoselektivní adice Zn-OS na aldehydy je poměrně propracována a využívanámetoda katalyzovaná celou řadou alkoholů či aminů a Lewisovými kyselinami (Ti)y ý y ( )- nejběžnější katalyzároty jsou 1,2-bissulfonamidy, TADDOLy (Seebach, D.,1991) či DAIB

HAr Ar

O

OH

HOHAr

Ar

OHAr

TADDOLTADDOL

- intramolekulární proces

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

4. Michaelova adice (Michael A., 1887) – 1,4-adice Zn-OS na konjugovanénásobné vazby, reaktivita Zn-OS je zvyšována přítomností polárních rozpouštědely, j y p p pjako je N-methylpyrrolidinon (NMP)

PivO Zn2 TMSCl/THF/NMP/-30 °C/1-3 hod

CNPivO CN

TMS

82%TMSCl/THF/NMP/ 30 C/1 3 hod 82%

HexNO2

THF/NMP/-30 °C/3 hod

(cHex)2Zn

HexNO2

cHex

83% O

2. Et2Zn

1. Et2BHZn

THF/NMP/-30 °C/3 h

O

- intramolekulární proces nevyžaduje aktivaci2 O79%

Aplikace Zn-OS – Michaelova adice

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS Michaelova adice

- mnohem efektivnější přenos organických zbytků přítomných na zinku naMichaelův akceptor lze dosáhnout použitím směsných diorganozinečnatýchp p ý g ýsloučenin (CH3- nebo TMSCH2-skupiny jsou označovány jako nepřenosné –dummy)

OOPi

PivO Zn2

(TMSCH2)2Zn OPiv ZnCH2TMS

0.5-0.6 ekv. TMSBr/THF/NMP/-20 °C/12 h

OOPiv

70%

Cl(CH2)4ZnI(TMSCH2)2Zn

Cl(CH2)4ZnCH2TMSTHF/ 78 °C

COOBuCl

COOBuTHF/-78 °C

TMSCl/THF/NMP/-20 °C/12 h 76%

TMS = Si(CH3)3

CHO

EtOOC Zn Si(CH3)3Bu

CHO

TMSCl/THF/NMP/-20 °C/12 h

EtOOC

Bu

CHO71%

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

5. Elektrofilní kyanace - reakce tosyl kyanidu se Zn-OS poskytuje příslušnénitrily.y

(EtO)3SiZnI

TsCN/THF/r.t./3 h

(EtO)3SiCN

67%67%

ZnBrCN

76%TsCN

ZnBr

1. CuCN.2LiCl

2. TsCN

CN 80%

ZnBr

+ THF/35 °C/1 hZ B

1. TsCNCN

93%

MgBrHexHex

MgBr

ZnBr2. H2O Hex

CN

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

6. Příprava funkcionalizovaných fosfinů – fosfiny se dnes využívají jako ligandykomplexující celou řadu přechodných kovů (Pd, Ni, Cu apod.) a tyto komplexyp j p ý ( , , p ) y p ynašly významné uplatnění v cross-coupling (CC) reakcích - na tvaru, velikosti avlastnostech P-ligandu mnohdy záleží úspěch prováděné CC reakce!- reakce Zn-OS s různými chlorfosfiny poskytuje polyfunkcionalizované fosfiny

Aplikace Zn-OS

® Filip Bureš

Aplikace Zn OS

7. Transmetalační reakce za účasti Cu – využití reakce THF-rozpustné soliCuCN.2LiCN s RZnX, kdy je generována Cu/Zn-OS typu RCu(CN)ZnX, y j g yp ( )- takovéto směsné organokupráty našly široké uplatnění v celé řadě cross-coupling reakcích (bude probráno dále)

8. Negishi coupling – cross-coupling reakce, kde v transmetalačním stupnifigurují Zn-OS (bude rovněž probrána dále)

Organokovové sloučeniny bóru (B-OS)

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny bóru (B OS)

- od objevení hydroborace (Brown H. C., 1956) a, o dvě desetiletí později,aplikace boronových kyselin v Suzuki-Miyaura cross-coupling reakci (Suzuki A.,p ý y y p g ( ,Miyaura N., 1979) se B-OS staly naprosto běžně využívanými OS v organickésyntéze- vazba B-C v B-OS má značně kovalentní charakter, což způsobuje„kompatibilitu“ B-OS s celou řadou funkčních skupin a tudíž otevírá jejich širokéuplatnění v syntetické laboratoři- trialkylborany R3B jsou stabilní (i ve vodě) a na rozdíl od BH3 monomerní- hydridy - BH3, R2BH a RBH2 tvoří dimery s hydridovými můstky

- některé B-OS jsou pyroforické a při spalování uvolňují značné množství tepla(raketová paliva)(raketová paliva)- bór tvoří celou plejádu sloučenin, nicméně dále budou podrobně probíránypouze významné B-OS běžně aplikované v organické syntéze

„Méně běžné“ B-OS - přehled

® Filip Bureš

„Méně běžné B OS přehled

- komplexy typu boryl-kov (-BR2) a borylen-kov (=BR) komplexy (Hartwig)

- heterocyklické sloučeniny obsahující bór

t i(di) i b ý h k li i b ů- tri(di)merizace boronových kyselin a aminoboranů

Organokovové sloučeniny bóru (B-OS) - NMR

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny bóru (B OS) NMR

- sloučeniny bóru lze velice efektivně sledovat pomocí NMR spekter – B má dvaizotopy [10B (20%, I = 3) a 11B (80%, I = 3/2)]py [ ( , ) ( , )]- 11B-NMR je téměř exluzivně užívána pro sledování B-NMR – rozsah δ je zhrubaod -60 do 150 ppm, interakční konstanty J(11B,1H) jsou v rozmezí 30-200 Hz

Převzato z http://www.chemistry.sdsu.edu/research/BNMR/

Primární B-OS - příprava

® Filip Bureš

Primární B OS příprava

- oxidativní adice B je neschůdná (B málo reaktivní a drahý) a proto spíšetransmetalační reakce

- reakce halogenidů boritých

- hydridy borité – nejčastěji z halogenidů boritý nebo trialkylborátů (NaBH4)

Funkcionalizovaná B-OS - příprava

® Filip Bureš

Funkcionalizovaná B OS příprava

- moderní metody příprav funkcionalizovaných B-OS využitelných v organickésyntéze (zejména boronové kyseliny a jejich estery nebo borany) zahrnujíy ( j y y j j y y) jhydroboraci, transmetalaci, DoM reakci, C-H borylaci nebo cross-couplingreakci.1. Hydroborace (Brown H. C., 1956) – jedná se formálně o elektrofilní adicihydridů HBR2 na násobnou vazbu (+BR2 jako elektrofil) – reakce je regioselektivní(protiMarkovnikovská), stereoselektivní (cis-adice) a rovněž reverzibilní(izomerizace olefinů)

H+/H2OR'

H H

Ag2O HR'

R'

H BR2OH-/H2O2

HCrO4-

R'

R'

H OH

H O

I2/OH-

Ag2O

R'H

R'

H I

4

R' OH

Hydroborace - činidla

® Filip Bureš

Hydroborace činidla

- moderní a selektivní hydroborační činidla využívají objemných substituentů -HBCat, 9-BBN, dimesitylboran, dicyklohexylboran nebo chirální (–)-IpcBH2, , y , y y ( ) p 2

HBCat – catecholboran - 1,3,2-benzodioxaborol (Brown H. C., Gupta S. K.,1971) – jednoduchá příprava z katecholu a boranu (THF), dnes běžně komerčnědostupný

9-BBN – 9-borabicyklo[3.3.1]nonan – připravuje se reakcí cyklookta-1,5-dienu sdib d ět k č ě d t ýdiboranem, dnes opět komerčně dostupný

Hydroborace - činidla

® Filip Bureš

Hydroborace činidla

Dimesitylboran – bis(2,4,6-trimethylfenyl)boran – připravuje se oxidativní adicíMg a mesitylbromidu (GČ), reakcí s BF3.Et2O a následnou redukcí LiAlH4g y ( ), 3 2 4

Mg/THF/90 °CBr MgBr

BF3.OEt2 BF1/4 LiAlH4 BH

Dicyklohexylboran – jednoduchá syntéza z cyklohexenu a komplexu

2 2Dimesitylboran

boran-dimethyl sulfidu (komerčně dostupný)

(–)-IpcBH2 – Isopinocampheylboran – dvoukroková syntéza z (–)-α-pinenureakcí s boran-dimethyl sulfidem za vzniku diisopinocampheylboranu a jehoreakce s BF Et Oreakce s BF3.Et2O

Hydroborace – aplikace

® Filip Bureš

Hydroborace aplikace

- uvedená hydroborační činidla slouží většinou pro in-situ přípravufunkcionalizovaných B-OS a jejich následnou aplikaci v Suzuki-Miyaura CC (budeý j j p y (probráno dále)

- stereoselektivitu hydroborace lze „otočit“ pomocí katalýzy Rh+ (Wilkinson)

Transmetalace

® Filip Bureš

Transmetalace

2. Transmetalace – reakce halogenderivátů RX s polárním OS (R’M = GČ, Li-OSnebo Zn-OS) následovaná reakcí vzniklé OS s vhodným derivátem BY3 (borylace)) ý 3 ( y )za vzniku boronových kyselin a nebo jejich esterů (Knochel)- jako činidla BY3 nejčastěji B(OCH3)3, B(OiPr)3, BCl3, BBr3 nebo 2-methoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxoborolan

Transmetalace - příklady

® Filip Bureš

Transmetalace příklady

- transmetalace je vůbec nejčastější způsob přípravy funkcionalizovaných B-OS,zejména (esterů) boronových kyselinj ( ) ý y

1. B(OCH3)3 O OB

. pyridin1. B(OCH3)3

I B(OH)2

MgBr 2. H2O3. pyridin

BO

B. pyridin

2. KHF2BF3-K+

1. BuLi/THF

2. B(OiPr)33 H2O/NH4Cl

NBr

1. BuLi/THF

2. B(OiPr)33 HCl

NBO

3N

3. H2O/NH4ClN

3. HCl4. kryst. CH3CN

3

HgOAc B(OH)2

N

Hg(OAc)2

NT

g1. BH3

2. H2O NTsTs Ts Ts

Transmetalace - příklady

® Filip Bureš

Transmetalace příklady

- přestože jsou reakce RLi s organoboráty velice efektivní, Knochel zavedlLiCl-komplexovaná Grignardovy činidla typu iPrMgCl.LiCl jako vhodná OS prop g y yp g j pvýměnu X-Mg tolerující řadu funkčních skupin

DoM reakce

® Filip Bureš

DoM reakce

3. DoM reakce – klasická DoM reakce následovaná reakcí s trialkylborátem(borylace) za vzniku (esteru) boronové kyseliny, jako metalační činidla nejčastěji( y ) ( ) y y, j j jnBuLi nebo lépe amidy (LDA, LiTMP)

l bil ě“ b tit é b t át j lé t l t í idů- „labilně“ substituované substráty je lépe metalovat pomocí amidů

Borylace

® Filip Bureš

Borylace

4. C-H borylace – zavedení bóru přímo do neaktivované vazby C-H je veliceefektivní, levná a ekologická metoda přípravy B-OS, jedná se o poměrně „mladou“, g p p y , j p „metodiku vyvinutou především Hartwigem a Miyaurou- reakce je katalyzována Rh3+ nebo Ir3+ katalyzátory

Cross-coupling

® Filip Bureš

Cross coupling

5. Cross-coupling – reakce pinakolboranu nebo bis(pinacolato)diboronu s R-X zakatalýzy Pd-komplexy (Pd(OAc)2, PdCl2(PPh3)2, Pd(dba)2 apod.), jako bázeý y p y ( ( )2, 2( 3)2, ( )2 p ), jnejčastěji KOAc, či Et3N

- CC reakce s pinacolboranem

Cross-coupling

® Filip Bureš

Cross coupling

- CC reakce s bis(pinacolato)diboronem

- syntéza BPA (4-boronylphenylalanin, léčivo maligních melanomů a nádorůmozku)

OTf OB

OB

O

OPh

Ph

Ph

PhB

OO

Ph Ph

B(OH)2

NHCbz

Ph Phnebo pin2B2

PdCl2(dppf)/dppf/KOAc/DMF/100 °C

NHCbz

Pd(OH)2/C/H2

NH2

74%

COOBn COOBn COOH(S)-BPA

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

1. Suzuki-Miyaura cross-coupling - nejširší uplatnění B-OS (podrobně budeprobráno dále)p )

2. Stereoselektivní redukce – Alpine-boran nebo DIP-Chlorid

B-OS – aplikace (redukce)

® Filip Bureš

B OS aplikace (redukce)

- C=O vedle násobných vazeb (9-BBN)

- redukce dvojných C=C a C=N vazeb (NaBH4, 9-BBN, HBCat)

B-OS – aplikace (redukce)

® Filip Bureš

B OS aplikace (redukce)

- redukce využívající trialkylhydroboráty LiR3BH (trialkylborohydridy) – jsoureaktivnější než NaBH4 a rovněž značně stericky náročné (lepší stereoselektivita),j 4 y ( p ),celá řada je komerčně dostupných, lze je velice jednoduše připravit z LiH/NaH atrialkylboranů

- konverze alkylhalogenidů a tosylátů na příslušné alkany

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

3. α-Alkylace pomocí organoboranů – α-halogen(diazo)karbonyl(nitril)sloučeniny jsou hladce alkylovány pomocí triorganoboranů (přenos pouze jedné Ry j y y p g (p p jskupiny)

4 Náh d bó ji ý i f kč í i k i i B B OS l h t4. Náhrada bóru jinými funkčními skupinami – B v B-OS lze nahrazovat zacelou řadu jiných funkčních skupin (OH, NH2, X, H)- výměna B-OH – klasická reakce s peroxidem vodíku, někdy lépe m-CPBA nebo(CH ) N O(CH3)3N-O

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

- výměna B-NH2 – reakce trialkylboranů s chloraminem (in-situ) nebohydroxylamin-O-sulfonovou kyselinou (max. dvě alkyl skupiny jsouy y y ( y p y jtransformovány)

- výměna B-X (halogenolýza) - výměna B-Br nebo B-I poměrně snadno pomocíBr2 resp. I2 O

OCH38BH3.THF/0 °C

B

O

OCH393

Br2/NaOCH3/0 °CBr

O

OCH39 85%

výměna B H (protonolýza) B OS nereagují s vodou a proto je reakci nutno

3

B3

I2/NaOCH3

I

- výměna B-H (protonolýza) – B-OS nereagují s vodou a proto je reakci nutnoprovádět v přítomnosti RCOOH a za zvýšené teploty

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

5. Příprava alkoholů, aldehydů a ketonů s využitím B-OS - di/trialkylboranyreagují s haloformy jako jsou dichlormethylmethylether nebo CHCl3 za spontáníg j y j j y y 3 pmigrace všech alkylů na uhlík a následná oxidace poskytuje keton/alkohol

- trialkylborany poskytují terciální alkoholy („one-pot“ reakce)

- dialkylmethoxyborany poskytují ketony

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

- karbonylace organoboranů – reakce oxidu uhelnatého s organoborany za vznikuketonů nebo aldehydů (po oxidaci)y (p )

BH B1. CO/K(iPrO)3BH

2. H2O2/OH-OHC 94%

1. ThxBH2

2. CO/70 atm/50 °C3 H2O2/NaOAc O3. H2O2/NaOAc O

BH3.NEt3B

H H 1. CO/HOCH2CH2OH H H

2. H2O2/OH-

OH70%

- kyanoboráty – obdobná karbonylační reakce, kdy reagují trialkylborany s kyanidyza vzniku soli kyanoborátu kdy přídavek acylačního činidla (elektrofil) navodípřesmyk dvou nebo všech tří alkylů

H H

přesmyk dvou nebo všech tří alkylů

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

- kyanoborační reakce za vzniku tricyklohexylmethanolu (nadbytek acylačníhočinidla, delší reakční čas a vyšší teplota = migrace všech tří alkylů), y p g y )

Chex3B1. KCN

2. (CF3CO)2O přebytek3 H O /OH-

Chex3C-OH

6. Adiční reakce B-OS – allylové B-OS reagují poměrně snadno s aldehydy neboketony za vzniku alkoholů

3. H2O2/OH

ti l kti it dl k fi d j é bě ý h íh ll l !- syn:anti selektivita – dle konfigurace na dvojné vazbě výchozího allylu!

OB

O 1. PhCHO(Z)Ph

OH

synO 2. N(CH2CH2OH)3Ph

CH3

syn

OB

O 1. PhCHO

2 N(CH CH OH)

(E)Ph

OH

antiO 2. N(CH2CH2OH)3CH3

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

7. Aldolová kondenzace B-enolátů – adice vinyloxyboranů (B-enolátů) naaldehydy, regioselektivita vzniku enolátu dána reakčními podmínkami ay y, g pobjemností zbylých dvou R v R2BOR’

- syn:anti selektivita – opět dle konfigurace na dvojné vazbě výchozího enolu!

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

7. Reakce boronových kyselin – nejběžnější aplikací je Suzuki-Miyaura CC,nicméně boronové kyseliny a jejich estery poskytují mnoho dalších reakcíy y j j y p y j

R BO

OH2O2ROH

RNH2NH2OH

1. H2O2ROR2 4 A MS/Cu(OAc) /TEA

NIS/NBS nebo NCS RX (X = I, Br, Cl)

- 1,4-adice aryl nebo alkenyl boronových kyselin nebo fluoroborátů naα,β-nenasycené ketony, estery či amidy

O CO R2CO2. 4 A MS/Cu(OAc)2/TEA

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

8. Petasis reakce (Petasis N. A., 1997) – jednokroková, tříkomponentníManichova reakce boronových kyselin, aldehydů a aminůý y , y- syntéza derivátů fenylglycinu

B(OH)2 R1HN R2

R1

NH3+Cl-

+ CHOCOOH toluen/25 °C

H2N R2

HN

COOH

R2

R3

AcOH/H2O/HClNH3 Cl

COOH

R3R3

h t lb é k li

R1 = R2 = 4-OCH3PH, R3 = allyl - 90%R1 = CH3 R2 = Ph, R3 = OCH3 - 82%R1 = CH3 R2 = Ph, R3 = vinyl - 77%

R1 = R2 = 4-OCH3PH, R3 = allyl - 62%

- heteroarylboronové kyseliny

CHO Ar2NH AcOH/H2O/HClNH3

+Cl-

COOH 79 80%B(OH) N Ar

Ar

+ CHOCOOH DCM/25 °C

COOH 79-80%X B(OH)2

X = O,SX

N

COOH

ArX

B-OS - aplikace

® Filip Bureš

B OS aplikace

- opticky čisté α-hydroxyaldehydy reagují za vzniku anti-β-aminoalkoholů vevysokém enantiomerním a diastereoizomerním přebytkuy p y- experimentálně velice nenáročná metoda (není nutno bezvodé prostředí aniinertní atm.)

- obdobně lze syntetizovat i anti-α-trifluormethyl-β-aminoalkoholy

Organokovové sloučeniny hliníku (Al-OS)

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny hliníku (Al OS)

- známé již více něž sto let a přesto našly širší uplatnění až po roce 1950zásluhou K. Zieglerag- reaktivita Al-OS je dominována především silnou Lewisovou aciditou (tvorbasolvátů i s rozpouštědly jako jsou ethery (R3Al.OEt2) nebo halogeny (Al-X), cožznačně „mění“ jejich reaktivitu („oxygenophilicity“), kontakt R3Al sloučenin s CHCl33 3nebo CCl4 může být dokonce explosivní- (stereochemický) průběh reakcí Al-OS je silně ovlivňován použitýmrozpouštědlem- v porovnání s předchozími OS 1 a 2 skupiny vykazují Al-OS mnohem vyššíschopnost adice na alkeny či alkyny (karbaluminace, hydroaluminace)- Al-OS vykazují značnou tendenci tvorby dimerů (R6Al2), s rostoucí objemností

b tit tů R j t t t d tl č á (M Al di í Ph Al ísubstituentů R je tato tendence potlačována (Me3Al – dimerní, Ph3Al – monomerní(v uhlovodících))- Al-OS jsou rovněž průmyslově vyráběné a aplikované organokovy (Ziegler-Nattův způsob polymerizace olefinů)Nattův způsob polymerizace olefinů)- obecně jsou R3Al bezbarvé kapaliny reagující rychle se vzduchem a explozivněs vodou, jsou pyroforické

reagují se všemy organickými rozpouštědly kromě uhlovodíků- reagují se všemy organickými rozpouštědly kromě uhlovodíků

Organokovové sloučeniny hliníku (Al-OS)

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny hliníku (Al OS)

- v roztoku jsou Al-OS asociovány (dimerizovány) – potvrzeno pomocí 1H-NMRkdy Me3Al vykazuje při -50 °C dva 1H-NMR signály s relativní intenzitou 1:2 (0,50y 3 y j p g y ( ,ppm/můstkové CH3 skupiny a -0,65 ppm/terminální CH3 skupiny), s teplotoukoalescence při -25 °C a pouze jedním signálem při 20 °C (-0,3 ppm)

- strukturu Al-OS lze rovněž studovat pomocí 27Al-NMR - standard Al(acac)3) –rozsah chemických posunů od cca -200 do 300 ppm

Převzato z M. Schlosser, Organometallics in Synthesis 1994, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, p. 121.

Al-OS - příprava

® Filip Bureš

Al OS příprava

- celá řada základních trialkyl Al-OS komerčně dostupná- trimethylaluminium Me3Al a triethylaluminium Et3Al - pomocí oxidativní adicey 3 y 3 pAl do vazby C-X (aktivace Al pomocí Et3Al – odstranění oxidů)

- Zieglerův přímý způsob – vhodný pro vyšší trialkylaluminium OS, slitina Al/Ti(0.01-2%) reaguje s vodíkem v přítomnosti trialkylaluminia a vzniklý hydrid se potéaduje na alken

- v případě poměru Al/alken 1:2 vzniká dialkylaluminium hydrid R2AlH

Al-OS – příprava

® Filip Bureš

Al OS příprava

- Zieglerův přímý způsob – jelikož je hydroaluminační krok Zieglerovy reakcevratný a afinita Al-H k alkenům roste v pořadí CH2=CH2>CH2=CHR>CH2=CR2 lzeý p 2 2 2 2 2z triisobutylaluminia připravit celou řadu nižších R3Al

l b t í ří jč těji t t l úč ti RLi RH b- laboratorní přípravy – nejčastěji transmetalace za účasti RLi, RHg neboredukce alkenů dostupnými hydridy

Al-OS – příprava

® Filip Bureš

Al OS příprava

LiAlH4 – lithium aluminium hydrid (LAH) – průmyslově připravován přímo zprvků (Na/Al/H2) a následně převáděn pomocí LiCl na LAHp ( 2) p p

- laboratorně lze připravit z hydridu lithného a chloridu hlinitého

- komerčně běžně dostupný jako bílý/šedivý prášek nebo emulze v oleji, výbornéredukční činidlo, reaktivnější než NaBH4

iB AlH (iB AlH) dii b t l l i i h d id (DIBAL DIBAH) ětiBu2AlH resp. (iBu2AlH)2 – diisobutylaluminium hydrid (DIBAL, DIBAH) – opěthojně využívané redukční čindlo, připravuje se β-eliminací iBu3Al,

komerčně dostupný (kapalina) nebo jako roztok (toluen)- komerčně dostupný (kapalina) nebo jako roztok (toluen)

Al-OS – reakce

® Filip Bureš

Al OS reakce

1. Ziegler-Nattova polymerizace olefinů (aufbau reaction) – významnáprůmyslová aplikace Al-OS pro přípravu terminálních alkenů nebo primárníchp y p p p p palkoholů, v případě ethenu dochází k opakované inzerci až do C200

R3AlO2

AlO

OR

RRAl(OR)2 Al(OR)3

- vyšší alkeny pouze dimerizují – dimerizace propenu za vzniku isoprenu(Goodyear)

R

(Goodyear)Pr3Al

+ CH2=CHCH3karbaluminace

CH

+ CH2=CHCH3

hydroaluminace

Pr2Al CH2CHPr2AlHCH3

Pr

-H2C CCH3

dehydroaluminace( -eliminace)

/krakování polymerizaceCH - CH4CH3

H3CEtLi/pentan n

isopren 1,4-cis-polyisopren

Al-OS – reakce R3Al

® Filip Bureš

Al OS reakce R3Al

- celá řada více či méně využitelných reakcí

2. Karbaluminace – adice R3Al na dvojnou resp. trojnou vazbu, obdobahydroborace, reakce stereoselektivní (cis-adice), regioselektivní(protiMarkovnikovská), alkyny reagují lépe než alkeny, využití hlavně pro přípravuAl OS l iAl-OS a polymerizace


® Filip Bureš

Al OS reakce R3Al

3. Hydroaluminace – adice hydridů hlinitých typu R2AlH na C=C nebo C≡Cvazby, synteticky významnější než karbaluminace, rovněž stereoselektivníy, y y ý j ,(cis-adice), míra regioselektivity (antiMarkovnikovská) již záleží na substitucialkenu

- reaktivita použitého alkenu klesá s jeho rozvětvením CH2=CH2 > CH2=CHR >CH2=CR2 > RCH=CHR

- produkt hydroaluminace je mnohem snáze oxidován (O2) než produkthydroborace (H2O2/OH-), nevýhodou je ale nižší chemoselektivitahydroaluminacey


® Filip Bureš

Al OS reakce R3Al

-„solvent effect“ – adice DIBALu na alkyny dává obecně (Z)-izomer (cis-adice),pokud je ale reakce provedena pouze v hexanu, dochází ke spontání izomerizacip j p p , p(rotaci kolem C=C) a vzniku (E)-izomeru – dáno koordinací π-elektronů sprázdným d AO na hliníku, reakce v přítomnosti Et3N nebo v etheru dává pouze(Z)-izomer (saturace prázdného d AO σ-donory)

4. Redukce LAH/DIBAL – využívají se na redukci esterů, karboxylových kyselin,aldehydů a ketonů na příslušné alkoholy, LAH je mnohem reaktivnější než NaBH4nicméně vazby C C nebo C≡C obecně nepodléhají redukci (DIBAL ano)nicméně vazby C=C nebo C≡C obecně nepodléhají redukci (DIBAL ano)- nitrily, amidy, oximy nebo nitro sloučeniny jsou redukovány na příslušné aminy- epoxidy jsou redukovány na méně stéricky bráněné straně


® Filip Bureš

Al OS reakce R3Al

5. Adiční reakce – Al-OS lze rovněž využít jako nukleofily a adovat je napolarizované násobné vazby typu C=O, objemná činidla typu MAD nebo MATp y yp , j yp- samotné MeLi reaguje s cyklohexanonem za vzniku převážně axiálníhoalkoholu, přítomnost MAD nebo MAT činidel zvyšuje a obrací stereoselektivu

- rovněž adice GČ na chirální aldehydy je silně stereoselektivní v přítomnosti MAT(C idl t i ké i d k )(Cramovo pravidlo asymetrické indukce)

Ph

CH3

CHOCH3MgI/MAT

Ph

CH3CH3 + Ph

CH3CH3

Ph CHO PhOH OH

Cramůvdiastereoizomer

anti-Cramůvdiastereoizomer

CH3MgI (64%) 72 28MAT/CH MgI (96%) 7 93MAT/CH3MgI (96%) 7 93


® Filip Bureš

Al OS reakce R3Al

6. Tebbeho činidlo Cp2TiCH2ClAl(CH3)2 – činidlo na methylenaci karbonylovýchsloučenin C=O- příprava činidla z titanocendichloridu a trimethylaluminia

TiCl

Cl+ (CH3)3Al

toluen

72 h/25 °C TiCH2

ClAl

CH3

CH3

+ CH4 + (CH3)2AlClCl 3

90%Tebbeho činidlo

TiCH2

ClAl

CH3

CH3

pyridinTi CH2- (CH3)2AlCl

- konverze ketonů na olefiny (obdoba Wittigovy reakce)Schrockův karben

konverze esterů na vinyl ethery- konverze esterů na vinyl ethery


® Filip Bureš

Al OS reakce R3Al

7. Claisenův přesmyk – klasická verze Claisenova přesmyku vyžaduje záhřev navysoké teploty, v přítomnosti Al-OS dochází k přesmyku již za laboratorní či zay p y, p p y jnízkých teplot (MAPH, MABR)

- objemné Al-OS MAPH nebo MABR lze využít jako velice efektivní činidla

OiBuCHO

iBuCHOiBu

+OiBu iBuiBu

cis (Z) trans (E)933

797

MABR/DCM/-78 °C (64%)MAPH/toluen/-20 °C (85%)

8 92Tepelný přesmyk

Organokovové sloučeniny křemíku (Si-OS)

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny křemíku (Si OS)

- křemík leží ve stejné (14) skupině jako uhlík a tudíž rozdíl elektronegativit obouprvků je malý (Pauling, C 2,55; Si 1,9) z čehož vyplývá nízká polarita vazby Si-C ap j ý ( g, , ; , ) yp ý p ynižší reaktivita Si-OS k nukleofilům/elektrofilům (většina Si-OS sloučenin jestabilní ve vodě - Me4Si, „soft organokovy“), obdobně jako C je Si tetravalentní stetraedrální strukturou- jednoduchá příprava, inertnost k celé řadě funkčních skupin → Si-OS jsoukompatibilní s mnoha syntetickými metodami- obecně potřebují Si-OS aktivaci vhodnými nukleofily (pentakoordinovaný Si)nebo naopak elektrofilní aktivaci substrátu, aby mohly vystupovat jako nukleofilníčinidla- Si-OS poskytují mnoho cyklických a tandemových reakcíč t lik á t tál í h té á h ří d í h d ktů- často aplikovány v totálních syntézách přírodních produktů

- nízká toxicita a dostupnost dělá z Si-OS vhodné kandidáty pro aplikaci vorganické syntéze (zejména Hiyama CC)

průmyslové aplikace sloučenin křemíku zejména jako silikony (oleje vazelíny- průmyslové aplikace sloučenin křemíku zejména jako silikony (oleje, vazelíny,elastomery, pryskyřice – vysoká tepelná a chemická stálost, odolnost vůčikorozi, dobré dielektrické a viskozitní chování, hydrofobicita, fyziologickyinertní (implantáty))inertní (implantáty))- trialkylsilany jako standardy v 1H-NMR (Me4Si)

Si-OS - příprava

® Filip Bureš

Si OS příprava

- nejstarší organokřemičitá sloučenina je zřejmě tetraethylsilan (C. Friedel, J.Crafts, 1863), )

- mnoho základních organosilanů je komerčně dostupných- oxidativní adice – reakce halogen alkanu/aromátu se slitinou Si/Cu (9:1)

- transmetalace – reakce halogensilanů s Li-OS, GČ nebo LAHem

- hydrosililace (Speierův proces) – reakce silanů s alkeny

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

1. Chránící skupiny – Si-sloučeniny se v organické syntéze velice často využívajíjako chránící skupiny alkoholů či terminálních acetylenůj p y y

H3C SiCH3

CH3H3CH2C Si

CH2CH3

CH2CH3Si Si

CH3

CH3SiPh

PhH3C Si

CH3

CH3CH2CH2 O CH2

- alkoholy zejména TBDMS, TBDPS; acetyleny pomocí TMS, TES, TIPS; SEM je

TMStrimethylsilyl

TEStriethylsilyl

TIPStriisopropylsilyl

TBDMS (TBS)tertbutyldimethylsilyl

TBDPStertbutyldifenylsilyl

SEM2-(trimethylsilyl)ethoxymethyl

rovněž vhodný pro chráněný N-heterocyklů (imidazol)

- odchránění nejčastěji atakem F- iontu (TBAF) nebo hydrolýzou (MeOH/Na2CO3nebo H+) – stabilita v pořadí TMS>TES>TBDMS>TIPS>TBDPS

M OH/N CON TMS

MeOH/Na2CO3N H

OTBDMSTBDMSO

TBAF/THF

OHHO

AMD DMA

TBAF/THF

AMD DMA

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

2. Substituce TMS skupiny – jedná se o elektrofilní atak na uhlíku ve vazbě Si-C(u aromátů obdoba SEAr)( E )- protodesilylace – aryl-TMS sloučeniny reagují se silnými kyselinami za vznikuaromátu (104-krát rychlejší reakce než na samotném aromátě)

H2O

H+/CF3COOH

(H3C)3Si H

2

H

(CH ) SiOH

Si(CH3)3

- ostatní výměny – TMS lze rovněž vyměnit za I nebo acyl

- (CH3)3SiOH

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

3. Adiční reakce Si-OS – reakce kde Si-OS vystupují jako karbanionty, reakce jepodporována atakem nukleofilu (nejčastěji F-) na křemík ve vazbě Si-Cp p ( j j )- Hosomi-Sakurai allylace (A. Hosomi, H. Sakurai 1976) – reakce allylovéhosilanu s aldehydem, ketonem, acetalem, iminem, esterem, acylchloridem nebooxiranem katalyzovaná TBAF nebo TiCl44- TBAF katalýza

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

- TiCl4 katalýza (obecně Lewisova kyselina)

- SnCl4 katalyzovaná reakce s asymetrickou indukcí

- tandemová reakce allylových silanů na 2-(trimethylsiloxy)allylsilan jakomaskovaný ’ aceton dianiont“maskovaný „α,α’-aceton dianiont“

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

- intramolekulární cyklizace (tetrahydropyran)TMS TMS

(H3C)3SiO

PhCHO/TMSOTf/TMSOPr

CCl4/20 °C OPh OPh85%85%

kli č í k bi ( t lů) t i th l il l th l ll l il d i át- cyklizační reakce bis(acetalů) s trimethylsilylmethylallylsilany na derivátycyklohexanu

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

- reaktivita cyklopropylových (oxiranových a aziridinových)silanů je obdobná

- sekvenční reakce triallyl(aryl)silanů

- reakce bis(trimethylsilyl)methanů s aldehydy za vzniku olefinů SNN

NF2Si(CH3)3

TASFTris(dimethylamino)sulfonium( y )

difluortrimethylsilicát

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

- adiční reakce polyhalomethylsilanů („silankarbenoidů“)

- trifluormethylace trifluormethyl(trimethyl)silanem

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

4. Petersenova olefinace – využívá kyselosti vodíků v α-pozici silanů (obdobaWittigovy reakce)g y )

- lze i stereoselektivně

5 LiHMDS Bi (t i th l il l) id lith ý (h th ldi il id lith ý)5. LiHMDS – Bis(trimethylsilyl)amid lithný (hexamethyldisilazid lithný) –činidlo používané jako báze (pKa ~ 30, pKa(LDA) ~ 36, pKa(LiTMP) ~ 37) nageneraci enolů, NH deprotonace, deprotonace fosfoniových solí (Wittig), přípravuaminůaminů

Si-OS - aplikace

® Filip Bureš

Si OS aplikace

LiHMDS- Michael-Michael-aldolová kondenzace (enolizace ketonů)( )

- enolizace esterů

O

OtBu1. LiHMDS/THF/-78 °C

2. Et2AlCl

OAlEt2

OtBu THF/-35 °C

O O

OtBuHO

66%

- deprotonace NH kyselin

%

Organokovové sloučeniny cínu (Sn-OS)

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny cínu (Sn OS)

- cín leží ve 14 skupině periodické tabulky stejně jako C, či Si, přesto ve srovnánís Si-OS jsou Sn-OS strukturně více rozmanité a to zejména díky koordinačnímj j yvlastnostem cínu (koordinační čísla nezřídka vyšší než 4)- zejména organocínhalogenidy R3SnX vytváří velice ochotně vazbu µ-X můstkem(asociace) a rovněž interakce s rozpouštědly za vzniku asociátů (obdobně jako uAl-OS) je způsobena možností cínu zvyšovat koordinační číslo na více jak 4- průmyslové aplikace Sn-OS jako PVC stabilizátory, protiplísňovéprostředky/barvy, dezinfekce nebo mléčná skla (SnO2)- za poslední dvě desetiletí se Sn-OS staly poměrně „populární“ a to zejména díkyjejich jednoduché přípravě a díky charakteru Sn-C vazby lze Sn-OS označit jako„vyvážené“ z pohledu stability vs. reaktivity (reakce Sn-OS iontové i radikálové)

S OS l ři t i ti k či té- Sn-OS lze připravovat i opticky čisté- největším problémem Sn-OS je jejich toxicita- dnes se Sn-OS nejčastěji aplikují v organické syntéze ve Stille CC a přinukleofilních adicíchnukleofilních adicích- strukturní charakterizace Sn-OS se provádí především pomocí 119Sn-NMR(rozsah chemických posunů od cca 1000 do – 2000 ppm, rovněž lzestudovat míru asociace) X ray analýzy nebo 119Sn Mössbauerstudovat míru asociace), X-ray analýzy nebo 119Sn-Mössbauerspektroskopie (pevné vzorky)

Sn-OS - příprava

® Filip Bureš

Sn OS příprava

- tetraalkyl(aryl)stannany R4Sn - laboratorní příprava základních Sn-OSnejčastěji transmetalačními reakcemij j

- dostatečně kyselé substráty lze metalovat pomocí amidů Sn-OS

- nukleofilní atak organostannyl aniontů

(CH3)3SnCl + 2 Na (CH3)3SnNaNC Br

(CH3)3SnPh(4-CN)C

- hydrostannace (Pd-katalyzovaná nebo radikálová reakce)- NaCl 0 °C

Sn-OS - příprava

® Filip Bureš

Sn OS příprava

- organostannylhalogenidy R3SnX – nejčastěji štěpením vazby Sn-C vorganostannanech pomocí H-X nebo X2g p 2

(CH3)4Sn + HCl (CH3)3SnCl + CH4

(CH3)4Sn + Cl2- CH3Cl

(CH3)3SnClCH Cl

Cl2(CH3)2SnCl2

- dále lze organostannylhalogenidy připravovat oxidativní adicí, transmetallacínebo disproporcionační reakcí

CH3Cl - CH3Cl

2 CH3Cl + Sn/Cu200-300 °C

(CH3)2SnCl2

2 BuI + SnNHEt2 Bu SnI2 BuI + Sn Bu2SnI2

2 BnCl + Sntoluen/

Bn2SnCl2

BnCl + Snvoda/

Bn3SnCl + SnCl23 2

RCl + SnCl2kat. SbCl3 RSnCl3

R4Sn + SnCl4rychle

R3SnCl + RSnCl30 20 °C

pomalu2 R2SnCl20-20 °C 180 °C

2 2

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

1. Reaktivita organostannylhalogenidů R3SnX – jako poměrně reaktivnísloučeniny je lze využít pro přípravu celé řady nových Sn-OS a ty následněy j y p p p y ý yaplikovat v organické syntéze

R'LiR3SnR'OH-/H2O

R3SnOH

R3SnClLiAlH4R3SnH

R3SnSnR3Na

R'OH/TEAR3SnOR'

LiNR'2 R3SnNR'2

- hydrolýza v OH-/H2O za vzniku organostannanolů/organocínhydroxidů

R3SnSnR3 R3SnNR 2

R SnClOH-/H2O

R SnOHNa/benzen O

S RR SH2O

2 R S OH

- alkoholýza v prostředí báze (TEA) za vzniku organocínalkoxidů (rovněžtransalkylací)

R3SnCl R3SnOH

distannoxan/organocínoxid

SnR3R3Sn 2 R3SnOH

transalkylací)

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- reakce s amidy poskytuje organocínamidy (nelze jednoduchou amonolýzou) –nukleofilní substituce

- aplikace organocínamidů v organické syntéze jako metalačních a aminačníchčinidel

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

2. Reaktivita organostannylhydridů R3SnH – příprava redukcíorganostannylhalogenidů LAHemg y g

- samotný stannan SnH4 se pomalu rozkládá, s rostoucím zbytkem R (jeho4objemností) získávají R3SnH na stabilitě- v organické syntéze především hydrostannace či hydrostanolýza (radikálovéreakce)- hydrostannace – organostannylhydridy radikálově dehalogenujíhalogenalkany(aromáty) a rovněž se adují na násobné C=C a C≡C vazby- reaktivita při dehalogenaci v pořadí RI > RBr > RCl >> RF

N N

NC

CNAIBN

AzobisisobutyronitrilBu3SnHB

Bu3SnH AzobisisobutyronitrilBr

BrH

BrH

H

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- hydrostannace – adice na násobné vazby, kyanoethylace, cyklizace

di á b é b C C C C- adice na násobné vazby C=C a C≡C

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- Pd-katalyzovaná selektivní redukce C=C vazeb vedle C=O a C≡N vazeb(chemoselektivní hydrogenace) – srovnej s redukcí pomocí 9-BBN( y g ) j p

- 1,2- vs. 1,4-adice dle reakčních podmínek (nekatalyzovaná/AIBN-katalyzovanáreakce)

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- vazba Sn-H je poměrně slabá a málo polární tzn. v přítomnosti AIBN nebo UVzáření dochází k homolytickému štěpeníy p- v polárních rozpouštědlech nebo za katalalýzy Lewisovými kyselinami (ZnCl2,SiO2) dochází k heterolytickému štěpení

Obecně mohou být organocínhydridy zdrojem H• ,H+ nebo H- v závislosti na atakujícím činidle!!!

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- kyanoethylace – hydrostannační reakce, kde dochází nejprve k dehalogenaci anásledné reakci vzniklého radikálu s akrylonitrilemy- reakce tetra-O-acetyl-α-D-glukopyranosylbromidu s retencí konfigurace (pseudo-axiální atak)

- intramolekulární radikálové cyklizace

doplňte činidla a reakční podmínky a diskutujte mechanismus- doplňte činidla a reakční podmínky a diskutujte mechanismus

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- cyklizace N-aroyldihydroisochinolinu na laktámyBr B S H/AIBN

N

O

Bu3SnH/AIBN

N

O

- expanze kruhůO

COOCH3

CH2Br Bu3SnH/AIBN

O

COOCH3

CH2

O

Bu3SnH

O

- radikálové reakce za štěpení vazby Sn-C v allylstannanech

3 3COOCH3 COOCH3

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

3. Nukleofilní adice Sn-OS – vazba Sn-C je odolná i vůči hydrolýze a Sn-OSnejsou dostatečně nukleofilní pro adici na karbonylové sloučeniny jako Li-OSj p y y jnebo GČ a proto je pro reakce Sn-OS s karbonylovými sloučeninami nutnáaktivaci substrátu nebo Sn-OS nejčastěji Lewisovou kyselinou (BF3, MgBr2, TiCl4,AlCl3, InCl3 apod.) nebo transmetalací3 3

CHOCH3OOC

SnBu3

BF3 CH3OOCHO

1. O3

2. H2O2 OOCOOH

- stereochemická kontrola reakce pomocí chelatace vhodnou Lewisovou kyselinou

O

O

HSnBu3

NO

OH

O

OH

+N

BocCH2Cl2 N

BocN

Bocsyn anti

BF3.OEt2/-78 °C/84% 12 : 88MgBr2 Et2O/ 20 °C/87% 83 : 17

- chirální Sn-OS pro adiční reakceMgBr2.Et2O/-20 C/87% 83 : 17

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- aktivace Sn-OS nejčastěji pomocí in-situ transmetalace („přenos chirality“)OMOM

H

OOTBS

OBn

OMOM

SnBu3

InCl3/EtOAc

OMOM

OH

OBn

OTBSOBn

MOMO

89% OMOM

InCl2

HOBn

OMOM

SnBu3

InCl3/EtOAc

OH

OBn

OTBSOBn

MOMO

95% OMOM

InCl2

- adice Sn-OS na iminy rovněž za pomoci Lewisových kyselin

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- adice Sn-OS na iminiové sole

- adice Sn-OS na deriváty pyridinu a isochinolinu jako „skryté iminy a iminiovésole“

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

4. Transmetalační reakce Sn-OS – nejčastěji reakce Sn-OS s alkyl(aryl) Li-OSza vzniku příslušné funkcionalizovaného Li-OS a tetraalkyl(aryl)stannanu, taktop y ( y ) ,připravené funkcionalizované Li-OS lze poté aplikovat v organické syntéze

- konjugovaná 1,4-adice trimethylcínlithia

- α-DoM lithiace a Sn-Li transmetalace na dihydropyranu

syntéza β nenasycených oxoesterů- syntéza α,β-nenasycených γ-oxoesterů

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

- přímá adice Sn-OS na acylhalogenidy pouze za katalýzy Lewisovou kyselinou

té t či tý h i k li žití S OS d ý h d- syntéza opt. čistých α-amino kyselin s využitím Sn-OS odvozených odoxazolidinonů

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

5. Reakce za účasti Sn(II)-solí - aldolová kondenzace – enoly jsou generoványpomocí triflátu cínatého Sn(OTf)2p ( )2

- Michaelova adice – enolizace pomocí ethanthiolátu-triflátu cínatého (EtSSnOTf)

- využití 1,3-thiazolidin-2-onů jako vhodné odstupující skupiny (estery, aldehydy)

Sn-OS - aplikace

® Filip Bureš

Sn OS aplikace

6. Sloučeniny s vazbou Sn-S – našly své uplatnění zejména při přípravách akonverzích (thio)acetalů (transacetalizace)( ) ( )- konverze acetalů na monothioacetaly – reakce s tributyl(fenylthio)stannanemBu3SnSPh nebo dibutylbis(fenylthio)stannanem Bu2Sn(SPh)2

- konverze aldehydů/acetalů na thioacetaly – reakce aldehydů/acetalů s dibutyl-1 3 dithi t dib t l í dit iflát k t j ří l š é thi t l1,3-propandithiostannanem, dibutylcínditriflátem poskytuje příslušné thioacetaly

CH(OCH3)2

SBu2Sn S /Bu2Sn(OTf)2 SCH S

S

CH=OBu2Sn S /Bu2Sn(OTf)2 S

CH S

CH=O

SBu2Sn S /Bu2Sn(OTf)2 SCH S

S

klesající reaktivitasubstrátů

CH(OCH3)2

SBu2Sn S /Bu2Sn(OTf)2 S

CH S

Organokovové sloučeniny olova (Pb-OS)

® Filip Bureš

Organokovové sloučeniny olova (Pb OS)

- olovo je největší z prvků 14 skupiny (C/Si/Ge/Sn/Pb) je rovněž čtyřvazné aleolovo je největší z prvků 14 skupiny (C/Si/Ge/Sn/Pb), je rovněž čtyřvazné aledíky svému velkému atomovému poloměru preferuje vyšší koordinační čisla (4-8)- nejběžnější oxidační stavy jsou 0, II a IV (jednoduchá disproporcionace)- vazba Pb-C je slabá i polarizovatelná a tudíž lze předpokládat homolýzuj p p p ý(radikálové reakce) i heterolýzu (iontové reakce)- Alk4Pb jsou povětšinou kapaliny, Ph4Pb je krystalická sůl- za normální teploty nereagují Pb-OS s vodou ani se vzduchem (za vyšších ano)p y g j ( y )- Pb-OS jsou obecně toxické, nejvyšší toxicitu vykazují tetraalkylolova- Pb-OS lze sledovat pomocí 207Pb-NMR (23%, I = ½) – rozsah chemickýchposunů cca 1300 ppm, interakce 1H-207Pb v rozsahu 60-160 Hz- v minulosti nejběžnější průmyslovou aplikací Pb-OS jako antidetonační(„antiknock“) přísady do pohonných hmot (až 20% spotřeby veškeréhovyráběného olova)

Pb-OS - příprava

® Filip Bureš

Pb OS příprava

- snad nejstarší Pb-OS je hexaethyldiolovo (hexaethyldiplumban)

- Pb-OS nejčastěji z PbCl2 nebo Pb(OAc)4 reakcí s organokovy

ik jí í l tá í l l d t it k í lk lj did (t tál í k- vznikající elementární olovo lze odstranit reakcí s alkyljodidem (totální konverzePb na R4Pb)

22

24

2 2 4

Pb-OS - příprava

® Filip Bureš

Pb OS příprava

- nesymetrické Pb-OS lze připravovat z příslušných halogenidů nebo hydridů

- příslušné organoolovnaté halogenidy jsou přístupné štěpením vazby Pb-C vR4Pb pomocí halogenů nebo lépe halogenovodíků či thionylchloridu (reakce s HClje 60x rychlejší než v případě Sn-OS)

k PbI M I k t j l té h l id t RPbX- reakce PbI2 s MeI poskytuje organoolovnaté halogenidy typu RPbX3

- halogenidy typu R3PbX a R2PbX2 jsou v roztoku jako solvatované monomery, vpevném stavu tvoří polymery s můstkovými X

Pb-OS - aplikace

® Filip Bureš

Pb OS aplikace

1. Et4Pb (TEL) jako antidetonační přísada do benzínu – využíván od roku 1923a zakázán v roce 1996 pro svůj dopad na životní prostředíp j p p- zvyšoval oktanové číslo, zamezoval předčasnému vznícení benzínu v tlakovýchmotorech („klepání“) a rovněž bránil korozi válců motorů- dnes nahrazován ethanolem, methylcyklopentadienylmangantrikarbonylem(MMT), ferrocenem, toluenem či isooktanem- komerční produkt vyráběný ze slitiny Pb/Na a EtCl

- vazba C-Pb je velice slabá, za podmínek v motoru dochází k totálnímu spálení avzniku Pb/PbO2 (1,2-dibromethan)

- antidetonační působení TEL – snadná tvorba radikálů homolýzou vazbyC Pb deaktivuje případné hydroperoxidy vzniklé díky spalování benzínu vC-Pb deaktivuje případné hydroperoxidy vzniklé díky spalování benzínu vpřítomnosti PbO a rovněž terminuje radikálové reakce vzniklé při spalování

Pb-OS - aplikace

® Filip Bureš

Pb OS aplikace

2. Oxyplumbace – adice organoolovnatých alkoxidů R3PbOMe na konjugovanénásobné vazbyy- organoolovnaté alkoxidy alkoholýzou halogenidů nebo z příslušnýchorganoolovnatých hydroxidů

R3PbCl + NaOR' R3PbOR'R3PbCl NaOR R3PbOR- NaCl

R3PbCl + Ag2O (aq.) R3PbOHNa/benzen

(R3Pb)2O- NaOH/H2

R3PbOR'R'OH

- H2O

- reakce akrylonitrilu s následnou metanolýzou regenerující činidlo Et3PbOMe(katalyzovaná adice MeOH na C=C)

O / 2 plumboxan2

Pb-OS - aplikace

® Filip Bureš

Pb OS aplikace

3. Reakce organoolovnatých hydridů R3PbH – jsou ještě reaktivnější anestabilnější než organocínhydridy R3SnH, zatímco Me3SnH je stabilní, Me3PbHj g y y 3 , 3 j , 3se rozkládá již za -40 °C na CH4/H2/Pb

- hydridy s objemnějšími substituenty Bu3PbH jsou více stabilnější, nicměněreagují se vzduchem a rozkládají se světlem, příprava redukcí halogenidů čiplumboxanů

Bu3PbBr Bu3PbHLiAlH4.Et2O

Bu PbH jako dehalogenační či redukční činidlo

(Bu3Pb)2O Bu3PbHEt2SnH2

- (Et2SnO)n

- Bu3PbH jako dehalogenační či redukční činidlo

Pb-OS - aplikace

® Filip Bureš

Pb OS aplikace

4. Hydroplumbace – rovněž reakce hydridů s alkeny nebo s alkyny,protiMarkovnikovská adicep- chemický průběh hydroplumbace lze ovlivňovat použitým rozpouštědlem(radikálový/iontový)- homolýzu vazby Pb-H lze provést již při 0 °C bez přítomnosti iniciátoru (srovnej sBu3SnH/AIBN)- R3PbH jsou ve srovnání s R3SnH řádově reaktivnější (nestabilnější)

HHPh

Bu3PbH

Bu3Pb

H

Ph

H

CNBu3PbH

CNBu3Pb

CN

PbBu3+

medium/mechanismusEt2O/0 °C/radikálový 92 8 %BuCN/20 °C/iontový 24 76 %

Pb-OS - aplikace

® Filip Bureš

Pb OS aplikace

5. Arylace pomocí Pb(OAc)4 – aromáty aktivované pro SEAr reagují s octanemolovičitým za vzniku příslušné p-substituované Pb-OS, kterou lze aplikovat doý p p , preakce s vhodnými C-nukleofily

O

OH3CO H

Pb(OAc)4/CHCl2COOH

CHCl3/25 °CH3CO Pb(OAc)3

35-40%

COOEtCHCl3/pyridin/40 °C

O

COOEt

82% OCH3

Date post:	05-Mar-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

Organokovy v organické syntéze. - Univerzita Pardubice...nBuCl(Br) nBuLi hexan Li-drát...

Documents