Coreyova–Houseova syntéza
Coreyova–Houseova syntéza (také nazývaná Coreyova–Posnerova–Whitesidesova–Houseova reakce) je organická reakce lithného organomědnanu (R2CuLi) s organickým pseudohalogenidem (R'X) za vzniku nového alkanu a také organoměďné sloučeniny a lithného halogenidu jako vedlejších produktů.[1][2][3]
- Li+[R–Cu–R]– + R'–X → R–R' + RCu + Li+X–
Zdroj karboaniontů, například organolithný nebo Grignardovo činidlo, může s alkylhalogenidem reagovat přímo (bez použití mědi) v nukleofilní substituci za vzniku nové vazby uhlík–uhlík, to však jen za předpokladu, že je použit acetylidový nukleofil, jinak tento proces není obvykle využitelný, protože probíhají výměny kovu a halogenu a/nebo se vytváří příliš mnoho produktů redukčních a eliminačních vedlejších reakcí.
Případem, kdy in situ vytvořené organosodné činidlo reaguje s alkylhalogenidem, je Wurtzova reakce.
Rozsah
[editovat | editovat zdroj]Coreyovy-Houseovy reakce lze provádět s velkým množstvím různých diorganylměďnanů (R2CuLi, R = primární, sekundární nebo terciární alkyl, aryl nebo alkenyl) a organylpseudohalogenidů (RX, R = methyl, benzyl, allyl, primární nebo cyklický sekundární alkyl, aryl či alkenyl a X = Br, I, OTs, případně OTf).[4][5]
Reakce obvykle probíhá za pokojové či nižší teploty v etherových rozpouštědlech. Při širokém rozpětí použitelných reaktantů, a snadnému provedení se jedná o užitečný způsob syntézy složitých organických molekul; sekundární a terciární alkylhalogenidy ale většinou nereagují nebo vedou k nízkým výtěžkům. Alkynylměďnany také za obvyklých reakčních podmínek nereagují. Tvorba vazeb aryl-aryl je také neúčinná a lépe dosažitelná za katalýzy sloučeninami palladia.
Mechanismus
[editovat | editovat zdroj]Coreyova-Houseova syntéza vyžaduje nejprve dvoukrokovou přípravu Gilmanova činidla z alkylhalogenidu. V prvním kroku alkylhalogenid reaguje s lithiem v diethyletheru za vzniku alkyllithného činidla, RLi. Příslušným alkylhalogenidem může být primární, sekundární nebo terciární alkylchlorid, bromid nebo jodid.
- R–X + 2Li° → RLi + Li+X–
Ve druhém kroku vzniká Gilmanovo činidlo (dialkylměďnan) z alkyllithné sloučeniny a jodidu měďného:
- 2RLi + CuI → Li+[R–Cu–R]– + LiI
V případech, kdy kvůli nevhodným funkčním skupinám nelze použít alkyllithná činidla, je možné při vytváření organoměďné sloučeniny provést transmetalaci jiných kovů, například hořčíku, zinku a hliníku.
Při Coreyových-Houseových syntézách reaguje organolithná sloučenina, často dialkylměďnan, s alkylpseudohalogenidem nebo aryljodidem, čímž vznikne vazba C–C mezi dvěma organickými zbytky:
- Li+[R–Cu–R]– + R'–X → R–R' + RCu + LiX
Jeden ekvivalent R se při běžné podobě reakce použije na tvorbu alkylměďné sloučeniny (pravděpodobně polymerní; většinou přeměnitelné na RH přidáním vody). Tomuto lze zabránit použitím reaktantů typu (RU)CuM, kde RU je nepřenositelný ligand (například lyano, alkynyl nebo 2-thienyl).
Pokud jsou skupiny R a R' odlišné, tak vznikne pouze produkt R–R'; R–R a R'–R' se nevytvoří ve významných množstvích. Coreyova–Houseova reakce tak patří mezi křížová párování, jedná se o jednu z prvních známých křížových párovacích reakcí katalyzovaných přechodnými kovy.
U alkylbromidů a tosylátů lze pozorovat obrácení konfigurace při použití konfiguračně čistého alkylového elektrofilu. Reakce pravděpodobně probíhá mechanismem podobným SN2 reakcím za vzniku mědité sloučeniny, z níž se redukční eliminací utvoří výsledný produkt. Při použití alkyljodidů se konfigurace zachovává a vytvoří se produkty cyklizace, což naznačuje zapojení radikálů do procesu.
K úspěšnému provedení této reakce je třeba, aby alkylovou skupinou navázanou na pseudohalogenid byl methyl, benzyl, allyl, primární alkyl nebo sekundární cykloalkyl, terciární a necyklické sekundární elektrofily obvykle nedávají dobré výsledky (níže uvedené obměny ovšem umožňují i zapojení sekundárních elektrofilů) (stericky ovlivněná oganoměďná činidla, například terciární a jiné rozvětvené alkyly, mohou být použity). Například dibutylměďnan lithný reaguje s 2-brompentanem s pouze 12% výtěžností. Dobře využitelné jsou však arylměďné reaktanty, jako je difenylměďnan lithný, jenž s (R)-2-brombutanem vytváří (S)-2-fenylbutan za 67-68% enantiomerním přebytkem (a 84-92% stereoinverzí). Také lze úspěšně použít arylbromidy, jodidy a sulfonáty, které obvykle za nepřítomnosti přechodného kovu do nukleofilních substitucí nevstupují.[5]
Katalytická provedení
[editovat | editovat zdroj]V roce 1971 Jay Kochi popsal párování Grignardových činidel s alkylbromidy za přítomnosti katalytických množství tetrachlorměďnatanů,[6][7] které bylo poté rozšířeno o alkyltosyláty.[8]
Při katalytické variantě jsou Grignardova činidla transmetalována se solemi nebo komplexy mědi za vzniku organoměďnatých meziproduktů, které následně reagují s pseudohalogenidy na výsledný produkt a obnovený katalyzátor.
Bylo zjištěno, že s použitím tetramethylethylendiaminu (TMEDA) jako ligandu organoměďnaté sloučeniny a methoxidu lithného jako zásady je možné provést reakce primárních, sekundárních i terciárních Grignardových činidel s primárními a sekundárními alkylbromidy a tosyláty za téměř úplné stereoinverze. I β-rozvětvené sekundární alkyltosyláty reagovaly s dobrými výtěžnostmi.[9]
Historie
[editovat | editovat zdroj]I když párování organických sloučenin mědi s allylbromidy popsal Henry Gilman už v roce 1936,[10] tak se o jejich rozvoj zasloužila především tato čtveřice chemiků:
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Související články
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]V tomto článku byl použit překlad textu z článku Corey–House synthesis na anglické Wikipedii.
- ↑ G. H. Posner. Substitution Reactions using Organo Copper Reagents. Organic Reactions. 1975, s. 253–400. ISBN 978-0471264187. DOI 10.1002/0471264180.or022.02.
- ↑ Elias J. Corey; G. H. Posner. Selective formation of carbon-carbon bonds between unlike groups using organocopper reagents. Journal of the American Chemical Society. 1967, s. 3911–3912. DOI 10.1021/ja00991a049.
- ↑ Herbert O. House; William L. Respess; George M. Whitesides. The Chemistry of Carbanions. XII. The Role of Copper in the Conjugate Addition of Organometallic Reagents. The Journal of Organic Chemistry. 1966, s. 3128–3141. DOI 10.1021/jo01348a012.
- ↑ Bruce H. Lipshutz. Organometallics in Synthesis: A Manual. [s.l.]: [s.n.], 2002. Dostupné online. ISBN 978-0471984160. S. 665–815.
- ↑ a b George M. Whitesides; William F. Fischer; Joseph San Filippo; Robert W. Bashe; Herbert O. House. Reaction of lithium dialkyl- and diarylcuprates with organic halides. Journal of the American Chemical Society. 1969-08-01, s. 4871–4882. ISSN 0002-7863. DOI 10.1021/ja01045a049.
- ↑ M. Tamura; J. Kochi. Coupling of Grignard Reagents with Organic Halides. Synthesis. 1971-01-01, s. 303–305. ISSN 0039-7881. DOI 10.1055/s-1971-35043.
- ↑ Jay K. Kochi. Organometallic Mechanisms and Catalysis. New York: Academic Press, 1978. ISBN 978-0-12-418250-9. S. 381–386.
- ↑ Gerd Fouquet; Manfred Schlosser. Improved Carbon-Carbon Linking by Controlled Copper Catalysis. Angewandte Chemie International Edition in English. 1974-01-01, s. 82–83. ISSN 1521-3773. DOI 10.1002/anie.197400821.
- ↑ Chu-Ting Yang; Zhen-Qi Zhang; Jun Liang; Jing-Hui Liu; Xiao-Yu Lu; Huan-Huan Chen; Lei Liu. Copper-Catalyzed Cross-Coupling of Nonactivated Secondary Alkyl Halides and Tosylates with Secondary Alkyl Grignard Reagents. Journal of the American Chemical Society. 2012-07-11, s. 11124–11127. ISSN 0002-7863. DOI 10.1021/ja304848n. PMID 22734716.
- ↑ Henry Gilman; James M. Straley. Relative reactivities of organometallic compounds. XIII. Copper and silver. Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 2010, s. 821–834. ISSN 0165-0513. DOI 10.1002/recl.19360551003.