Kapittel 7
Organometalliske forbindelser; metaller fra gruppe I og II
7.1. Preparation and Properties of Organomagnesium and Organolithium Reagents
7.1.1. Preparation and Properties of Organomagnesium Reagents
7.1.2. Preparation and Properties of Organolithium Compounds
7.2. Reactions of Organomagnesium and Organolithium Compounds
7.2.1. Reactions with Alkylating Agents
7.2.2. Reactions with Carbonyl Compounds
1
7.1 Fremstilling og egenskaper av organo-Mg og -Li reagenser
Anvendelse: vanligvis reaksjon med polare dbl-bindinger (elektrofiler, E),
R-M +
R-M +
aldehyd, keton, estre;
andre E;
Reaktivitet, R-M:
C=O
CO-X, CN
CO2
Gruppe IA;
gir
-
Li < Na < K
R-COH / alkoholer
R-(C=O)C / ketoner
R-COOH / carb syre
Gruppe IIA;
MgX < CaX,
mest elektropos elementer; gir polarisering / ionisk karakter av C-metall binding (ex C-Li+), gjør C både nukleofil og basisk
Vanligst:
RMgX, RLi (RLi)n (løselige aggregater)
 Organomagnesium reagenser:
Standard fremstillings-metode: R-X + Mg -> ” R- Mg2+ X- ”
Alternativ for ustabile Grignard reagenser; in situ i blanding med (keton) substrat; Barbier reaksjon, Ex allyl
de vanligste standard Grignard reagenser er komm tilgjengelige
Mekanisme, - alkylhalider, via alkyl radikal (+e, -X-, +e), Mg0 til Mg2+ :
(bevist ved dannelse av cycl-prod og radikal trapping)
- aryl-, vinyl-, cyclopropyl-halider; via dianion:
Aktivering: Mg overflate dekket av Mg(OH)2;
fjernes ved tilsats av I2 (danner Mg2+ salter), ultralyd eller mekanisk
Reaktivitet: generelt: RI > RBr > RCl
Løselighet god i ether, THF pga Lewis syre-base kompleks Mg-O:
Stereokjemi; generelt racemisering av chiralt C-X senter
unntak; cyclopropyl, alkenyl; svak bibehold av sterokjemi
Ulike likevekter; i ether; R = Ar, vinyl; mot venstre, cluster (solvatisert):
R = alkyl; dimer
2
7.1 Fremstilling og egenskaper av organo-Mg og -Li reagenser

Organolithium reagenser; metode i) – iv):
i)
fra Li metall (Li til Li+) og alkyl, aryl, alkenyl halid:
gir racemisering (unntatt alkenyl)
kat. mengder aromat; naphtalenid, DTBB benyttes:
Ex: alkenyl/vinyl; tegn ut! (samme mek som R-X over)
Ex: også ved red av sulfid,
- R-Li foreligger som løselige aggregater (tetra-/hexamere),
- øket reaktivitet / aksellerert rx ved tilsats av chelaterende TMEDA, HMPA
ii)
ved lithiering med R-Li (= metallation, H-metall-utskifting, dirigert lithiering)
deprotonering med R-Li;
regioselektivitet bestemmes av

H surhet; ex, benzyliske og allyliske pos er resonans-stab:

aktiverende / dirigerende grupper; dvs Li-koordinerende grupper,
har ledig e-par som koordinerer til Li+; stabiliserer anion karakteren til lithiert prod, Ex
-F, OMe, -OR, -NHCO-, -X, -SO-, SO2, hetero-atomer i heteroaromat
A.
Alkyl-Li; a til amid/carbamat; Ex lithiert produkt reagerer med TMS-Cl; vis Li-salt:
B.
Aryl-Li; ortho-lithiering: viktig rx for aromater med dirigerende grupper; prinsipp:
Ex: carbamat (N-BOC); hvorfor 2 ekv?
Ex: ester; tegn ut Li-salt + prod!
Ex: heteroaromat:
3
7.1 Fremstilling og egenskaper av organo-Mg og -Li reagenser

Organolithium reagenser (forts):
iii)
ved halogen-Li utskifting; særlig aryl- og alkenyl-halider (sp2-C);
(lite anvendelig for alkyl-halider, sp3-C)
Drivkraft; dannelse av en mer stabil organo-Li forbindelse; antatt rad mek:
surhet:
diss til / stab:
stabilitet:
alkyn-H (sp-C) > Ar-H (sp2-C) > alkyl-H (sp3-C)
alkyn-C > Ar > ex: Bu alkyn-Li
> Ar-Li
>
Bu-Li
(øker med økende s-karakter)
- dvs; halogen på sp- eller sp2-C (alkyn, aryl, vinyl) skiftes lett ut med Li fra basisk Bu(sp3)-forb;
”alle” anioner er mer stabile enn Bu- som reagerer til stabilt Bu-Br produkt
rask rx; lav temp; andre grupper reagerer ikke: Ex: Ar-Br
Ex alkenyl / cyclopropyl; bibehold av stereokjemi; prod?
iv)
ved metall-metall utskifting (= transmetallering); særlig fra organo-tin-forbindelser; Bu3Sn-R
Drivkraft; dannelse av en mer stabil organo-Li forbindelse;
- mest stabilt anion, Ex sp2-C (”alle” anioner er mer stabile enn Bu-) koples til mest elektropositive metall (Li > Sn),
Ex: vinyl-tin -> vinyl(sp2)-Li,
Ex: a-alkoxystannaner, bibehold av stereokjemi:
4
Kapittel 7
Organometalliske forbindelser; metaller fra gruppe I og II
7.1. Preparation and Properties of Organomagnesium and Organolithium Reagents
7.1.1. Preparation and Properties of Organomagnesium Reagents
7.1.2. Preparation and Properties of Organolithium Compounds
7.2. Reactions of Organomagnesium and Organolithium Compounds
7.2.1. Reactions with Alkylating Agents
7.2.2. Reactions with Carbonyl Compounds
5
7.2 Reaksjoner med organo-Mg og -Li reagenser (m/ R-X og R=O)
 i) Alkylerings-reaksjoner: RLi / RMgX + R’X: begrenset anvendelse pga e-overførings rx / radikal bi-rx’er
- Li reagenser (RLi): stabiliserte anioner (v/ delokalisering) fungerer godt;
Ex
vinyl-Li (sp2-C) hvilken (Li-metode?):
Ex Bn-Li;
Ex allyl-Li:
aryl-Li (Li-metode?)
Halider (R’X):
alkyl-X (prim halider) vanligst (se over), men også allyl-X (cyclisk mek)
Ex Hva viser * = 14C?
aryl-X , vinyl-X (sp2) også mulig, men annen indirekte mek;
via alkyl halid (pga halogen-Li utskifting) og subst:
- Grignard reagenser (RMgX):
mindre reaktiv / lite brukt til alkylering (begrenset til methyl, allyl, benzyl halider)
derimot (-sulfater) / alkyl-sulfonater;
Ex:
 ii) Reaksjon med carbonyl forbindelser, Grignard:
Mekanisme; 2 x RMgX, cyclisk TS; via alkoxyd:
Uønskede effekter:
Uegnede andre grupper i molekylet:
ubeskyttede OH, NH, SH, C=O, CN, NO2 grupper,
Sterisk hindrede reagenser/substrater; red/elim isteden (H-skift):
men R-Li OK (gir mindre red); tegn ut rx m/ Grign reagens:
Enolisering; ofte (steriske grunner) hindrer reaksjon; enol ureaktiv
Allylisk omleiring kan gi uventede prod; hva er forventet prod?
6
7.2 Reaksjoner med organo-Mg og-Li reagenser
 Reaksjon med carbonyl forbindelser, Grignard (forts):
• primære alkoholer fra formaldehyd (og epoxyd):
• sekundære alkoholer fra aldehyd og format estere:
• tert alkoholer fra ketoner og estre (2 RMgX):
• dioler (tert) fra lactoner:
• aldehyd fra orthoformat estre (via acetal):
• keton fra nitril og
Weinreb amid (1 RMgX, via stabilt addukt):
• carboxylsyrer fra CO2:
• amin fra imin:
• alken ved elim / dehydratisering av alkohol, dersom a-H:
7
7.2 Reaksjoner med organo-Mg og -Li reagenser
 Reaksjon med carbonyl forbindelser; organo-lithium forbindelser (mindre tendens til reduksjon birx’er):
Mange reaksjoner tilsvarende som for Grignard;
Ex rx med: - aldehyd / ketoner gir hhv sek / tert alkoholer
- CO2 gir carboxylsyre
- anhydrid gir keton
- Weinreb amid gir keton;
Spesielle reaksjoner;
• kontrollert addisjon til a,b-umettede ketoner:
reaktive R-Li gir 1,2-:
HMPA-add gir 1,4-:
(Li+ solvatisering gir
svekket Li+ Lewis syre
• carboxylsyrer til keton: via di-lithium addukt; tegn ut!
overskudd R-Li vil redusere ketonet; unngås ved å ”trap”e med TMS-Cl:
• DMF til aldehyd:
Stereoselektivitet:
• eq add av både RMgX og RLi til cyclohexanon favorisert (særlig for stor RLi); gir ax alkohol; Ex:
• addisjon til chirale C=O forbindelser;
som for hydrid red;
(jfr Cram’s regel / Felkins modelll) tegn ut!:
Ex: a-alkoxyketoner vil danne cyclisk TS pga chelatering:
8