Базы Turbo-Hauser - Turbo-Hauser bases

Турбо-Базы Хаузера находятся галогениды амидо магния которые содержат стехиометрические количества LiCl. Эти смешанные Mg / Li амиды типа R2NMgCl⋅LiCl используются в органической химии как ненуклеофильные основания для реакции металлирования из ароматный и гетероароматический субстраты. По сравнению со своими предками без LiCl Турбо-Базы Хаузера демонстрируют улучшенную кинетическую основность, превосходная региоселективность, высокая толерантность к функциональным группам и лучшая растворимость.[1][2]

Подготовка

Обычно Турбо-Основы Хаузера получают путем реакции амин с Реактив Гриньяра или путем смешивания амид лития со стехиометрическим количеством MgCl2.

Общая подготовка Турбо-Базы Хаузера

Обычно используется Турбо-Базы Хаузера

яPr2NMgCl·LiCl, яПр-Турбо-База Хаузера

TMPMgCl·LiCl, TMP-Турбо-База Хаузера, также называемая Knochel-База Хаузера[3] (TMP = 2,2,6,6, тетраметилпиперидино)

Структура

Пока не так много структур Турбо- Базы Хаузера известны. Как правило, они показывают сложное поведение в растворе в зависимости от температуры и концентрации.[4]Вот почему не так просто кристаллизовать Базы Хаузера и их Турбо варианты.

Структура твердого тела

В яПр-Турбо- Основание Хаузера кристаллизуется как димерный мостиковый амид контактная ионная пара (CIP).[5] Из-за высоких стерических требований к TMP лиганда, процесс димеризации стерически затруднен. Вот почему TMP-Турбо- Основание Хаузера кристаллизуется как мономерный CIP.[6] В обеих структурах LiCl координируется с амидами магния.

яПр-Турбо-База Хаузера в твердом состоянии
.
ТМП-Турбо-База Хаузера в твердом состоянии
.

Структура решения

Хотя имеется много информации об использовании этих реагентов, очень мало известно о природе Турбо-Базы Хаузера в растворе. Одна из причин отсутствия информации заключается в том, что (Турбо)-Базы Хаузера демонстрируют сложное поведение в растворе.[4]В 2016 г. Neufeld et al. показано через Диффузионно-упорядоченная спектроскопия (ДОСИ)[7] что при комнатной температуре и высоких концентрациях (0,6 М) твердотельная структура димера [яPr2NMgCl·LiCl]2 остается в растворе.[8] При более низких концентрациях равновесие находится на стороне мономерных частиц. И димер, и мономер координируются LiCl. При температурах ниже -50 ° C LiCl отделяется от амида магния в виде стабильного [LiCl]2 димер сольватирован четырьмя молекулами ТГФ.[9]

яПр-Турбо-База Хаузера в растворе ТГФ

Твердотельная структура TMPMgCl·LiCl почти полностью остается в растворе ТГФ независимо от температуры и концентрации. Из-за высоких стерических требований к лиганду TMP и его гибкого вращения в растворе молекула THF отделяется от катиона магния. Результатом является ненасыщенная сторона магния, которая может объяснить повышенную реакционную способность и селективность TMPMgCl·LiCl.[10]

ТМП-Турбо-База Хаузера в растворе ТГФ

Knochel et al. предположил, что LiCl увеличивает реактивность Турбо-Гриньяр соединения RMgCl·LiCl (R = алкил, арил или же винил ), придавая реакционноспособному биметаллическому мономеру магнезиальный характер в смысле ионная пара, разделенная растворителем (SSIP) [Li (THF)4]+ [RMg (THF) Cl2]−.[1][11]В случае вышеупомянутого Турбо-Основания Хаузера, в которых алкильная группа Гриньяра заменена амидогруппой (R = R '2N−) эта гипотеза не может быть подтверждена, потому что SSIP [Li (THF)4]+ было обнаружено.

Было показано, что LiCl также увеличивает растворимость реагента RZnX. Без LiCl цинкорганический реагент остается на поверхности частицы цинка. С цинкорганическим реагентом LiCl образует комплекс RZnX-LiCl, который лучше растворяется в ТГФ.[12]

Реакции

В отличие от Турбо-Гриньяр соединения, которые используются для высокоэффективных реакций обмена Br / Mg,[13] Турбо- Основания Хаузера используются в качестве эффективных реагентов депротонирования функционализированных ароматических углеводородов.[1] После депротонирования промежуточный продукт (a Турбо-Гриньяр ) можно избирательно функционализировать путем добавления электрофила (например, I2, -CHO).

Общий путь реакции Турбо-Основная реакция Хаузера
Депротонирование арила, содержащего чувствительные к основанию функциональные возможности, и последующая функционализация I2 дает производное бензола с выходом 88%
Селективное металлирование фурана и последующее добавление альдегида дает спирт с выходом 83%.

Реактивность

Турбо-Базы Хаузера используются как металлизация /депротонирование реагенты, например литийорганические соединения. Однако литиированные соединения стабильны только при низких температурах (например, -78 ° C), и могут происходить конкурирующие реакции присоединения (например, реакции Чичибабина). Напротив, соединения магния имеют более ковалентные и, следовательно, менее реакционноспособные связи металл-лиганд. Кроме того, весь комплекс амида магния стабилизирован LiCl. Вот почему Турбо- Базы Хаузера демонстрируют более высокую толерантность к функциональным группам и гораздо большую хемоселективность при высоких и низких температурах.[14]

яPr2NMgCl·LiCl может проявлять другую реакционную способность по сравнению с TMPMgCl·LiCl. Армстронг и др. показал, что ТМП-Турбо- Основание Хаузера легко металлирует этил-3-хлорбензоат в положении C2, тогда как та же реакция проводится с яПр-Турбо- База Хаузера не дала никакого металлического покрытия. Вместо этого происходит реакция присоединения-удаления.[5]

Противоположная реактивность яPr2NMgCl·LiCl и TMPMgCl·LiCl

Еще одно различие в реактивности показали Красовский и др. с депротонированием изохинолина в растворе ТГФ. В то время как для TMPMgCl·LiCl требовалось всего 2 часа и 1,1 эквивалента, яPr2NMgCl·LiCl потребовалось 12 ч и 2 эквивалента для сопоставимого металлирования.[1]

Противоположная реактивность яPr2NMgCl·LiCl и TMPMgCl·LiCl

С одной стороны, различную реактивность можно отнести к более высокой кинетической основность соединения TMP по сравнению с его гомологом яПр-Турбо-База Хаузера. С другой стороны, противоположное поведение также должно отражаться в различном агрегатном состоянии обоих Турбо-Основы Хаузера в растворе ТГФ (мономер против. димер см. главу выше). литийорганический химия мономерных разновидностей показывает наиболее активные кинетические разновидности. Это могло бы объяснить, почему реакции мономерного TMP-Турбо- База Хаузера намного быстрее, чем у димера яПр-Турбо-База Хаузера.

Neufeld et al. предположили, что высокорегиоселективные реакции орто-депротонирования TMPMgCl·LiCl могут быть результатом достаточного комплексно-индуцированного эффекта близости (CIPE) между биметаллическим агрегатом и функционализированным (гетеро) ароматическим субстратом.[10]

Предполагаемый комплексно-индуцированный эффект близости (CIPE) в реакции, опосредованной TMPMgCl·LiCl

Рекомендации

  1. ^ а б c d Красовский, А .; Красовская, В .; Knochel, P. (2006). «Смешанные амиды Mg / Li типа R2NMgCl⋅LiCl как высокоэффективные основы для региоселективного получения функционализированных арил- и гетероарилмагниевых соединений». Энгью. Chem. Int. Эд. 45 (18): 2958–2961. Дои:10.1002 / anie.200504024. PMID  16568481.
  2. ^ http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/chemical-synthesis/technology-spotlights/chemetall.html
  3. ^ http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/703540?lang=de®ion=DE
  4. ^ а б Нойфельд, Р .: Определение молекулярной массы с помощью внешней калибровочной кривой DOSY как ценный метод определения реакционноспособных промежуточных продуктов в растворе. В: eDiss, Георг-Август-Университет Геттингена. 2016.
  5. ^ а б Армстронг Д. Р .; García – Álvarez, P .; Kennedy, A.R .; Mulvey, R.E .; Паркинсон, Дж. А. (2010). «Диизопропиламид и реактивы TMP Turbo-Grignard: структурное обоснование их контрастной реакционной способности». Энгью. Chem. Int. Эд. 49 (18): 3185–3188. Дои:10.1002 / anie.201000539. PMID  20352641.
  6. ^ García – Álvarez, P .; Graham, D. V .; Hevia, E .; Kennedy, A.R .; Klett, J .; Mulvey, R.E .; О'Хара, К. Т .; Уэзерстоун, С. (2008). «Разоблачение репрезентативных структур баз TMP-Active Hauser и Turbo-Hauser». Энгью. Chem. Int. Эд. 47 (42): 8079–8081. Дои:10.1002 / anie.200802618. PMID  18677732.
  7. ^ Neufeld, R .; Сталке, Д. (2015). «Точное определение молекулярной массы малых молекул с помощью DOSY-ЯМР с использованием внешних калибровочных кривых с нормализованными коэффициентами диффузии» (PDF). Chem. Sci. 6 (6): 3354–3364. Дои:10.1039 / C5SC00670H. ЧВК  5656982. PMID  29142693. открытый доступ
  8. ^ Neufeld, R .; Teuteberg, T. L .; Herbst-Irmer, R .; Mata, R.A .; Сталке, Д. (2016). «Структуры раствора Hauser Base iPr2NMgCl и Turbo-Hauser Base iPr2NMgCl·LiCl в THF и влияние LiCl на равновесие Шленка». Варенье. Chem. Soc. 138 (14): 4796–4806. Дои:10.1021 / jacs.6b00345. PMID  27011251.
  9. ^ Reich, H.J .; Borst, J.P .; Dykstra, R. R .; Грин, П. Д. (1993). «Спектроскопический метод ядерного магнитного резонанса для характеристики парных структур лития в растворе THF и THF / HMPA». Варенье. Chem. Soc. 115 (19): 8728–8741. Дои:10.1021 / ja00072a028.
  10. ^ а б Neufeld, R .; Сталке, Д. (2016). «Структура раствора основания Turbo-Hauser TMPMgCl⋅LiCl в [D8] THF». Chem. Евро. Дж. 22 (36): 12624–12628. Дои:10.1002 / chem.201601494.
  11. ^ Красовский, А .; Straub, B.F .; Knochel, P. (2006). «Высокоэффективные реагенты для обмена Br / Mg». Энгью. Chem. Int. Эд. 45: 159–162. Дои:10.1002 / anie.200502220.
  12. ^ Feng, C .; Cunningham, D.W .; Пасха, Q.T .; Блюм, С.А. (2016). «Роль LiCl в создании растворимых цинкорганических реагентов». Варенье. Chem. Soc. 138 (35): 11156–11159. Дои:10.1021 / jacs.6b08465.
  13. ^ Красовский, А .; Knochel, P. (2004). «Опосредованная LiCl реакция обмена Br / Mg для получения функционализированных арил- и гетероарилмагниевых соединений из органических бромидов». Энгью. Chem. Int. Эд. 43 (25): 3333–3336. Дои:10.1002 / anie.200454084.
  14. ^ Li – Yuan Bao, R .; Zhao, R .; Ши, Л. (2015). «Прогресс и разработки турбо реактива Гриньяра i-PrMgCl·LiCl: путь за десять лет». Chem. Commun. 51 (32): 6884–6900. Дои:10.1039 / C4CC10194D. PMID  25714498.