A + B - Università di Padova

Formazione legami carbonio
carbonio--carbonio - Costruzione di molecole
Iniziamo ad usare le reazioni che abbiamo studiato per preparare molecole
Invece di chiederci quale è il prodotto della reazione
A + B -----------Æ ?
ci chiediamo che reagenti devo scegliere per fare
? + ? -----Æ X
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Nobel Prize 2010: for palladium-catalyzed cross couplings in organic synthesis
Formazione metallo-catalizzata di legami C-C
http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdf
Richard F. Heck
Born: 1931, Springfield,
MA, USA
Affiliation at the time
of the award:
University of Delaware,
USA
Ei-ichi Negishi
Born: 1935, Changchun,
China
Affiliation at the time of
the award: Purdue
University, West Lafayette,
IN, USA
Akira Suzuki
Born: 12 September 1930,
Mukawa, Japan
Affiliation at the time of
the award: Hokkaido
University, Sapporo, Japan
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Nobel Prize 2005: for the development of the metathesis method in organic synthesis
Formazione metallo-catalizzata di legami C-C
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2005/chemadv05.pdf
Yves Chauvin
Robert H. Grubbs
Richard R. Schrock
Born: 10 October 1930,
Menin, France
Affiliation at the time of
the award: Institut
Français du Pétrole, RueilMalmaison, France
Born: 27 February 1942,
Possum Trot, KY, USA
Affiliation at the time of
the award: California
Institute of Technology
(Caltech), Pasadena, CA, USA
Born: 4 January 1945,
Berne, IN, USA
Affiliation at the time of
the award: Massachusetts
Institute of Technology
(MIT), Cambridge, MA, USA
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Formazione legami carbonio
carbonio--carbonio - Costruzione di molecole
Possiamo avere dei carboni nucleofili?
Anione nitrile (cianuro)
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Un carbanione è il prodotto di formale rimozione di un protone ((pKa
pKa>40).
>40).
Troppo poco acidi per sottostare a normali reazioni acido base
carbanione
Come possiamo ottenere un carbianione in un modo diverso?
Possiamo ottenere un carbanione per formale
addizione di due elettroni ad un carbanione
carbocatione
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Possiamo ottenere un carbanione per formale
addizione di due elettroni ad un carbanione
Reagenti di Grignard
Il meccanismo di formazione è complesso e coinvolge una serie di trasferimenti
mono-elettronici.
monoelettronici. Alla fine si ossida il Mg a Mg2+ generando un reagente di Grignard
Victor Grignard (Nobel per la Chimica 1912)
Creating bond connections (C(C-C bonds)
bonds)
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Reagenti di Grignard
I reagenti di Grignard sono
specie polimetalliche ma per
quel che riguarda la loro
reattività possono essere
considerate come specie
monometalliche
(mononucleari)
L’alogenuro di partenza è preferibilmente un liquido o un solido
(MeI meglio di MeCl o MeBr che sono composti gassosi)
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Reattività dei Reagenti di Grignard
Il carbonio di un reagente di Grignard è potenzialmente nucleofilo, però è anche
una base molto forte. Per cui se lo facciamo reagire con un alogenuro alchilico
raramente fornisce il prodotto di sostituzione. Manifesta anche reattività di tipo
radicalico..
radicalico
Come base reagisce immediatamente con sorgenti di protoni per dare il
corrispondente idrocarburo
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ADDIZIONE DI REAGENTI DI GRIGNARD a CARBONILI -CO2
L’alogenuro di partenza è preferibilmente un liquido o un solido
(MeI meglio di MeCl o MeBr che sono composti gassosi)
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ADDIZIONE DI REAGENTI DI GRIGNARD a EPOSSIDI
Regiochimica – addizionano al carbonio meno sostituito
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ADDIZIONE DI REAGENTI DI GRIGNARD
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Funzionalità non compatibili con la preparazione dei reagenti di Grignard
Dire se i seguenti composti possono essere utilizzati per la sintesi dei
corrispondenti reagenti di Grignard.
Grignard. Che composto si forma?
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Se dobbiamo utilizzare un reagente incompatibile con la formazione di un
Grignard possiamo:
1. proteggere la funzione che non vogliamo reagisca,
2. usare un reagente organometallico meno reattivo,
3. usare un differente gruppo funzionale che poi possa essere convertito
facilmente in quello desiderato (equivalente
(equivalente sintetico)
sintetico)
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Litio alchili (composti organo litio)
Un derivato alogenato può reagire con il Litio in modo analogo a
quanto avviene con il Magnesio
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Composti alchinil organometallici
Possono essere preparati mediante reazioni acido base (C≡CH
(C CH
più acido, pKa=25)
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Reagenti organometallici di metalli di transizione
Organocuprati (Reagente di Gilman
Gilman))
Hanno la stessa distribuzione elettronica di un alchil litio o un
reagente di Grignard (carbonio parzialmente negativo) ma
hanno una diversa reattività
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Non reagiscono con i composti carbonilici
Ma reagiscono
g
con g
gli organoalogenuri,
organoalogenuri
g
g
, consentendo l’elongazione
g
di
scheletri al carbonio (con un meccanismo differente dalla SN2)
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Suzuki Coupling
R= alchenil o aril
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Applicazioni sintetiche
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L’analisi retroretro-sintetica
Per progettare l’analisi di una determinata molecola dobbiamo considerare
plausibili precursori che possano ragionevolmente essere trasformati nella
molecola target. In questa analisi a ritroso si individuano dei composti da cui
partire, i reagenti. Tale processo viene denominato l’albero sintetico
(synthetic tree)
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L’analisi retroretro-sintetica
L’analisi retrosintetica si basa sull’approccio della disconnessione. La
trasformazione dei gruppi funzionali è spesso semplice mentre le reazioni
che richiedono maggior attenzione sono quelle che coinvolgono la
formazione di legami carbonio
carbonio--carbonio.
Le disconnessioni sono più facili da effettuare vicino a:
Un doppio o triplo legame, la giunzione di un anello; un punto ramificato
vicino ad un eteroatomo; un gruppo funzionale
Gruppi funzionali equivalenti (alcolo
(alcolo--alogenuro
alogenuro;; alcolalcol-composto
carbonilico-acido, alchene, composto carbonilico, acido))
carbonilico-
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Mostrare come preparereste il 3
3--eptanolo a partire da reagenti che
contengono 5 atomi di carbonio o meno
Analisi retrosintetica
Proposta
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Mostrare come preparereste il 2
2--bromo
bromo--2-metil
metil--esano a partire da
reagenti che contengono 6 atomi di carbonio o meno
Analisi retrosintetica
Proposta
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Mostrare come preparereste l’1
l’1--fenil cicloesene dal cicloesene
Analisi retrosintetica
Proposta
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Selettività nella sintesi organica
Chemoselezione: selettività nella trasformazione di gruppi
Chemoselezione:
funzionali.L’analisi
funzionali.L
’analisi retrosintetica si basa sull’approccio della
disconnessione.
Regioselezione: selettività dell’orientazione nei confronti di
Regioselezione:
reazioni di addizione o sostituzione. Si generano isomeri
costituzionali.
Stereoselezione: proprietà di una reazione che genera o
Stereoselezione:
distrugge uno stereoisomero (enantiomero
(enantiomero o
predominante rispetto
p
ad uno o
diastereoisomero)) in modo p
diastereoisomero
più altri
Stereospecificità: è la proprietà di una reazione che deriva
Stereospecificità:
dal suo meccanismo e che consente di ottenere solo certi
stereoisomeri a partire da certi stereoisomeri dei substrati.
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Mostrare come preparereste il seguente composto a partire da reagenti
che contengono 5 atomi di carbonio o meno
Analisi retrosintetica
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Proposta 1
Proposta 2
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Ultimo passaggio: sintesi epossido
Atom Economy (Barry TROST): quanta parte del reagenti finiscono nel
prodotto. Maggiore è la quantità minore sarà la produzione di scorie.
Le reazioni di addizione sono a più elevata atom economy delle altre.
Delle due reazioni riportate sopra quale è quella a più elevata atom
economy?
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GRUPPI PROTETTORI
Caratteristiche principali:
• Possono essere introdotti in condizioni blande
• Sono inerti nelle condizioni di reazione che si intende usare
• Possono essere rimossi in che non interferiscono con i gruppi funzionali
presenti o con la stereochimica dei prodotti
GP per alcoli: trimetilsilil etere (stabile in condizioni basiche o neutre)
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GP per alcoli: eteri benzilici (non compatibile con alcheni e alchini)
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Come preparereste il seguente composto?
Protezione funzione alcolica
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Addizione del Grignard al composto carbonilico
Disidratazione e deprotezione del sililetere
Ossidazione ad Acido
Uso di alchene come precursore dell’acido non compatibile.
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