Hispanopedia WikiEn química organometálica , el intercambio metal-halógeno es una reacción fundamental que convierte un haluro orgánico en un producto organometálico. Esta reacción suele implicar el uso de metales electropositivos (Li, Na, Mg) y organocloruros, bromuros y yoduros. El intercambio metal-halógeno se utiliza con especial frecuencia para la preparación de compuestos de organolitio .
Intercambio de litio-halógeno
Se pueden considerar dos tipos de intercambio litio-halógeno: reacciones que involucran compuestos organolíticos y reacciones que involucran litio metálico. Los compuestos organolíticos comerciales se producen mediante la reacción heterogénea (en suspensión) de litio con bromuros y cloruros orgánicos:
- 2 Li + R−X → LiX + R−Li
Con frecuencia, el haluro de litio permanece en el producto soluble.
La mayor parte de este artículo trata sobre la reacción homogénea (monofásica) de compuestos de organolitio preformados:
- R−Li + R′−X → R−X + R′−Li
El butillitio se usa comúnmente. Gilman y Wittig descubrieron este método de forma independiente a finales de la década de 1930. [ 1 ] No es una reacción de metátesis de sales , ya que no se produce sal.
El intercambio litio-halógeno se utiliza frecuentemente para preparar reactivos de vinil-, aril- y alquillitio primario. Los haluros de vinilo suelen experimentar intercambio litio-halógeno con retención de la estereoquímica del doble enlace. [ 2 ] La presencia de grupos alcoxilo o grupos quelantes relacionados acelera el intercambio litio-halógeno. [ 3 ] El intercambio litio-halógeno es típicamente una reacción rápida. Generalmente es más rápida que la adición nucleofílica y, en ocasiones, puede superar la velocidad de transferencia de protones. [ 4 ]
Las tasas de intercambio generalmente siguen la tendencia I > Br > Cl. Los fluoruros de alquilo y arilo son generalmente no reactivos frente a los reactivos de organolitio. El intercambio litio-halógeno está controlado cinéticamente, y la velocidad de intercambio está influenciada principalmente por las estabilidades de los intermedios carbaniónicos (sp > sp² > sp³ ) de los reactivos de organolitio. [ 5 ] [ 3 ]
Mecanismo y alcance
Se han propuesto dos mecanismos para el intercambio litio-halógeno. [ 6 ] Una vía propuesta implica un mecanismo nucleofílico que genera un intermedio reversible "ate-complejo". Farnham y Calabrese cristalizaron un complejo "ate-complejo" de yoduro de litio bis(pentafluorofenilo) complejizado con TMEDA . [ 7 ] El "ate-complejo" reacciona posteriormente con electrófilos y proporciona yoduro de pentafluorofenilo y C 6 H 5 Li. [ 7 ] Varios estudios cinéticos también respaldan una vía nucleofílica en la que el carbanión en la especie de litio ataca al átomo de halógeno en el haluro de arilo . [ 8 ] Otro mecanismo propuesto implica la transferencia de un solo electrón con la generación de radicales. En reacciones de alquillitio secundario y terciario y haluros de alquilo, se detectaron especies radicales mediante espectroscopia EPR . [ 9 ] [ 6 ] Los estudios mecanísticos del intercambio litio-halógeno se complican por la formación de agregados de especies de organolitio.
Otros metales
- Intercambio 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 + ArBr → i -PrBr + ArMgCl
- Intercambio zinc-halógeno
Intercambio zinc-halógeno: [ 11 ]
- LiBu 3 Zn + R−I → Li[R−ZnBu 2 ] + BuI
Aplicaciones
Se pueden encontrar varios ejemplos en síntesis orgánicas. [ 12 ]
El intercambio litio-halógeno es un paso en la síntesis de la morfina. En este caso, se utiliza n -butillitio para realizar el intercambio litio-halógeno con bromuro. El centro carbaniónico nucleofílico sufre rápidamente una carbolitiación del doble enlace, generando un anión estabilizado por el grupo sulfona adyacente . Una reacción intramolecular S N 2 del anión forma la estructura cíclica de la morfina. [ 13 ]
El intercambio litio-halógeno es una parte crucial de la ciclación de Parham. [ 14 ] 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 posee una cadena lateral con una fracción electrófila, el carbanión unido al litio realizará un ataque nucleofílico intramolecular y ciclará. Esta reacción es una estrategia útil para la formación de heterociclos. [ 15 ] En el ejemplo siguiente, la ciclación de Parham se utilizó en la ciclación de un isocianato para formar isoindolinona, que luego se convirtió en una nitrona. La especie de nitrona reacciona posteriormente con radicales y puede utilizarse como "trampas de espín" para estudiar procesos de radicales biológicos. [ 16 ]
Ciclación de Parham en MitoSpin
Referencias
- ↑ Gilman, Henry; Langham, Wright; Jacoby, Arthur L. (1939). "Metalación como reacción secundaria en la preparación de compuestos de organolitio". Journal of the American Chemical Society . 61 (1): 106– 109. doi : 10.1021/ja01870a036 . ISSN 0002-7863 .
- ↑ Seebach, D.; Neumann H. (1976). "Preparación estereoespecífica de derivados de vinillitio terminales mediante intercambio Br/Li con t -butillitio". Tetrahedron Lett . 17 (52): 4839– 4842. doi : 10.1016/s0040-4039(00)78926-x .
- 1 2 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.
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- ↑ Carey, Francis A. (2007). «Compuestos organometálicos de metales de los grupos I y II». Química orgánica avanzada: Reacción y síntesis, parte B ( edición Kindle). Springer. ISBN 978-0-387-44899-2.
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