Szerves kémiai szintézismódszerek

Átírás

1 Szerves kémii szintézismószerek 2. A Corey-Seebch moel; szén-szén egyszeres kötés kilkítás fémorgnikus regensekkel Kovács Ljos 1

2 Elis Jmes Corey (1928-) Nobel-íj: X 0 FG 2 3 FG = funkciós csoport X =, N, l, fém stb. A Corey-Seebch moel 1. A széntomoktól különválsztott funkciós csoportok (E és G) terminológiáj némi zvrt okoz 4 5 Corey és Seebch helyettük széntomokt is trtlmzó onor (, = nukleofil) és kceptor (, = elektrofil) foglmkt jvsolták 1 X X FG FG X =, N, l... (G) 0,2,4... és 1,3,5... szintonok regáló (szén)tom helyzetét ı l függ ı en Dieter Seebch (1937-) 2 X = fém... (E) 0,2,4... és 1,3,5... szintonok regáló (szén)tom helyzetét ı l függ ı en

3 A Corey-Seebch moel 2. A onor és kceptor szintonok csoportosítás szinton típus lkil pél regens funkciós csoport C 3 S CN 2 C-C C C C N 2 Li C 3 C 3 S KCN 3 CC LiC 3 C C C N 2 C C S C N C N 2 szinton típus lkil pél regens P(C 3 ) 2 Cl P(C 3 ) 2 P(C 3 ) 2 3 C C C 3 2 C C C 3 2 C C C C 3 3 C C C 3 2 C C C 3 2 C C C (C 3 ) 3 S funkciós csoport C C C 3

4 A Corey-Seebch moel 3. Az egyes szintonok kombinációj különböz funkciós csoportokt trtlmzó vegyületeket ereményez regáló szintonok keletkezo vegyület típus pél lkil lkil funkciós csoport nélküli szénhirogén [C 3 ] [C 3 ] 3 C-C 3 lkil 1, lkil 1 monofunkciós vegyület [C 3 ] [ 2 C-] 3 C-C ,2-ifunkciós vegyület [CN] [ 2 C-] NC-C 2 1 2, , 2 2, 3 1 1,3-ifunkciós vegyület 1,4-ifunkciós vegyület [ 2 C-C] [ 2 C-C] 3 C C C 3 2 C C C 3 4

5 Néhány egyszer szinton és megfelel regensek lkil lkil 2 2 Szinton egens, I, Ms, Ts ( = lkil, nem ril) Mg, Li, LiCu 2 C 3 Et Et Et C 3 Et Et 5

6 etroszintetikus elemzések A Corey-Seebch moell lpján FGI Mg ril Me 3 Mg 5 Mg 1 LiCu(C 2 C 2 ) 2 lkil lkil lkil lkil LiCu() 2 lkil 6

7 X FG 1 X 0 FG 2 Polritás-inverzió (Umpolung) Umpolung típus (3) 3 1(3) 4 1,2 1,2 kémii rekciók 1. 3 P C C P C C Mg vgy 2 M -MX 1. S(C 2 ) 3 S,, S 2. ox [:C 2 ] S C S S [] C Mg, C M 1 1 Ar C CN -, - C Ar CN 7

8 Egy pél z Umpolungr A benzoin és z ciloin konenzáció A természetben ez utóbbi rekciót timin (B 1 -vitmin) képes kiváltni 3 C Cl - N N S 2 N N pk ~10 C 3 8

9 A Corey-Seebch moel 4. A szétkpcsolások típusi, retroszintetikus m veletek C C C: C r r C C C C e e C C (C) (C) C C N retro-ozonolitikus kpcsolás con retro-beckmnn átrenezõés rerr ionos szétkpcsolások (onorok és kceptorok) gyökös szétkpcsolások (gyökök) elektrociklusos szétkpcsolások (elektromosn semleges, nem gyökszerő regensek) N A retroszintetikus m ő veletek összességét trnszformnk nevezzük e e r r e e funkciós csoport átlkítás FGI gyökös retro-ciloin szétkpcsolás C 2 C 3 C 2 C 3 retro-diels-aler szétkpcsolás funkciós csoport hozzáás FGA funkciós csoport eltávolítás FG r r e C 2 C 3 e e e C 2 C 3 9

10 C C ethene Váz és funkciós csoport(ok) Pélák egy bonyolultbb összefüggésre Áltlábn (joggl) zt feltételezzük, hogy kémii rektivitást funkciós csoportok szbják meg és zt zt horozó váznk ebben nincs semmilyen szerepe, pl. 2 C C C 3 cholesterol C3 C C 3 C3 C 8 17 e... 2 C C 2 2 S 4 3 C C 3 3 C C 3 2 S 4 3 C C C C 3 C C C 3 eszt % C 3... váz-funkciós csoport elkülönítés minig trtlmzht önkényes elemeket, célszer ő bb molekul egészét figyelembe venni 10

11 Szén-szén egyszeres kötések létrehozás lítium-orgnikus vegyületekkel 1. Alkil típusú regensek Elı állítás: -X 2 Li N 2 vgy Ar < -10 C -Li LiX Lehetséges mellékrekció Wurtz-kpcsolás: Vinil- és ril-hlogeniek nehézkesen regálnk, inkább z lábbi rekciót hsználják: -X -Li - Bu-Li - LiX -Li Bu- Metllálássl más lítium-szármzékok is elı állíthtók: -Li - Li Az lkil-/ril-lítiumok szilár állpotbn oligomerek (gykrn tetrmerek), oltbn áltlábn csökken z sszociáció, pl. (Bu-Li) n (n=6, hexánbn; n=4, éterben; n=2, TF-ben) A legngyobb mennyiségben gyártott (kb t/év) lítium-orgnikus vegyület butil-lítium Levegı n gyullásr hjlmos, oltbn lssn bomlik, rekció utoktlitikus jellegő : Bu-Li 1-butén Li 11

12 Szén-szén egyszeres kötések létrehozás lítium-orgnikus vegyületekkel 2. Ngyon rektív vegyületek, szinte minen funkciós csoporttl regálnk: ekciók A leggykrbbn mégsem nukleofilként, hnem bázisként hsználják: protolysis 2 3 C X 2 C / 2 oxition ttck of crbonyl 2 Li MgX C / 2 2 C EX n SCl 2 2 S S 2 Cl 2 E n 2 S 2 metthesis 12

13 Mgnézium-orgnikus vegyületek (Grignrvegyületek) 1. ' X 2 Mg 'MgX' vízmentes közeg szükséges éter vgy min típusú olószer kell ktlizátor (jó, 1,2-ibróm-etán) jól jöhet A Grignr-regens képzı ésének mechnizmus: Victor Grignr ( ) Nobel-íj: 1912 (Pul Sbtier-vel megosztv) 1 2 X [X] Mg Mg MgX X 3 4 Mg Mg 2 MgX 5 MgX 1. Egyelektron-trnszfer (single electron trnsfer, SET) mgnéziumról szerves hlogenire 2. rövi élető gyöknion gyökre és hlogeniionr bomlik 3. hlogeniion Mg ionnl egyesül, keletkezı MgX gyök szerves gyökkel képezi z MgX regenst egy másoik SET-folymt is lejátszóht (4), melyben z - nion MgX -ionnl kombinálóv j regenst (5) 13

14 2 L 2 MgX Mg L - Mg L X Mg X X Mg X - MgX L 2 MgX Grignr-vegyületek 2. Szerkezet(ek) A Grignr-vegyületek szerkezetét Schlenck-egyensúly írj le (L=olószer) L L MgCl 2 Mg 2 Mg X Mg X 2 MgX - L 2 MgX L L Az egyensúlyt befolyásoló tényezı k: természete X természete hı mérséklet koncentráció olószer, pl.: Két kristályos regens szerkezete: Et 206 pm Mg Et 2 Et pm 216 pm pm Et 117 NEt pm Mg Mg 116 Et 3 N 215 pm 218 pm pm Et 2 MgX Mg Cl Cl 2 Mg 14

15 Alkil onorként lítiumorgnikus vegyületekhez hsonlón regál, e kevésbé hevesen Grignr-vegyületek CN 2. ekciók 1 C 2 Et 2 MgX 1. C 2 2. C 2 1 C C

16 1. A Grignr-vegyületek érzékenyek térbeli gátlásr: Grignr-vegyületek 4. Mellékrekciók Me 1. MeMg 2. N 4 Cl, 2, 95 % 1. i-prmg 2. N 4 Cl, 2, 0 % 2. ketonbn vn leglább egy α-hirogén, enolizáció mehet végbe: 3 M C 3 C α 3 2 M = Li, MgX M C 3 C 2 1. i-prli 2. N 4 Cl, 2, 83 % 3. Grignr-regensben vn leglább egy β-hirogén, reukció mehet végbe: M M C 2 C 2 C C 2 β 3 2 M = Li, MgX A két utóbbi folymt elkerülhetı CeCl 3 itívum lklmzásávl 16

17 Cink-orgnikus vegyületek (eformtszkij-vegyületek) Zn benzol, reflux Szergej Nyikoljevics eformtszkij ( ) Zn Zn 2 3 Újbb lklmzások: A mgnéziumnál kevésbé rektív, más funkciós csoport jelenlétét is tolerálj. A regens szerkezete: Et Zn Zn Et 17

18 ntrcén Fémktiválási mószerek ogyn lehet ngyon rektív fémeket elı állítni? 1. Kálium-grfitból:. C (grfit) K 6 C - 8 K (bronzszínő, piroforos) b. 2 C - 8 K ZnCl 2 (AgAc) 6 2 C 8 Zn*(Ag) 2 KCl 2. MX n nk/nli 6 M* nkx/nlix 3. Nftlin/ntrcén fémkomplexeibı l: Mg TF Mg * 3 TF 4. Fém-hiriek hı bontás: Mg 2 6 Mg* 2 (20-60 m 2 /g) reflux v. ultrhng v. olószercsere Az eremény: brómbenzol Mg*: -78 C; klórbenzol Mg*: 0 C etil-bróm-cetát Zn*/TF v. éter: -5 C Mg* ntrcén TF ~100 m 2 /g (0,053 mm átm. Mg-por: ~0,4 m 2 /g) 18

19 Feltok 1. Milyen típusú szintonok z lábbi nygok? F2.1 F2.2 Cl Fe(C) 4 Mg F2.3 F2.4 Bn S S Bn Bn Bn 19

20 Feltok 2. ogyn lehet elı állítni z lábbi nygokt Grignr-rekciók segítségével? F2.5 1-euterobután F2.6 2-bróm-2-metil-pentán F2.7 2,4-imetil-pentán F2.8 3-heptnon 21

21 Ajánlott olvsmányok J.-. Fuhrhop, G. Li (2003): rgnic synthesis. Concepts n methos. 3r e. Wiley-VC, Weinheim. 517 pges. pp. 1-68, J.. nson (2002): rgnic synthetic methos. oyl Society of Chemistry, Cmbrige. 175 pges. pp C. Willis, M. Wills (1995): rgnic synthesis. (Series E: S. G. Dvies. xfor Chemistry Primers, 31.) xfor University Press, xfor. 92 pges. pp eviewmeeting.ppt.. C. Normn, J. M. Coxon (1993): Principles of orgnic synthesis. 3r e. Blckie Acemic n Professionl, Lonon. 811 pges Figl, F.; Kollár, L.; Kotschy, A.; Szepes, L. (2001): Szerves fémvegyületek kémiáj. Nemzeti Tnkönyvkió, Bupest. pp N. N. Greenwoo, A. Ernshw (1999): Az elemek kémiáj. Vol. 1. Nemzeti Tnkönyvkió, Bupest. pp ;