Chimica organica - composti carbonilici insaturi

Reazioni di addizione coniugata ai fenoli e ai chinoni

I fenoli possono formare addizioni coniugate con i corrispondenti chinoni. Gli idrossibenzeni vengono facilmente ossidati ai corrispondenti chinoni, che sono cicloesadiendioni.

I chinoni possiedono due sistemi insaturi, ciascuno dei quali può subire addizione coniugata con un nucleofilo. L'intermedio che si forma tautomerizza, ripristinando il sistema aromatico a 6 elettroni.

Le basi di Mannich possono reagire tramite una reazione di transamminazione che appare come una reazione di sostituzione. In realtà, la base di Mannich perde dimetilammina generando un chinone metide, che subisce addizione coniugata da parte dell'ammina, portando alla formazione di un fenolo sostituito. L'attacco nucleofilo avviene preferenzialmente al doppio legame.

esociclico, perché questo ripristina l'aromaticità del sistema 30S1113

La reazione di Michael α,β-Addizione di un enolato di un derivato metilenico attivato ad un sistema coniugato (accettore di Michael). Tali trasformazioni possono avvenire in presenza di quantità catalitiche di OH o RO. Il prodotto è un composto 1,5-dicarbonilico.

Donatore di Michael Accettore di Michael 31S1116

Esempi di reazioni di Michael 32S1116-7

Trasformazioni degli addotti di Michael Un addotto di Michael può essere trasformato mediante rimozione di un gruppo attivante (decarbossilazione) 33S1121

La reazione di Michael Se la reazione è sotto controllo termodinamico, avviene più facilmente se l'enolato deriva da composti con protoni relativamente acidi (pK < 14). Se la reazione è invece sotto controllo cinetico, molti tipo di ioni enolato possono reagire con gli accettori di Michael. 34S1117-8

La reazione di Michael Questa procedura

viene spesso utilizzata fornendo i prodotti in rese elevate

La reazione di Michael con enolati non stabilizzati

L'utilizzo di un enolato non stabilizzato può avere un vantaggio rispetto a quella normale. L'intermedio ionico può essere alchilato, anziché protonato, portando a un prodotto doppiamente sostituito.

Addizione-alchilazione tandem

La stessa reazione, se eseguita sul chetone saturo, produrrebbe due enolati e quindi una miscela di prodotti:

Polimerizzazioni anioniche: reazioni di Michael multiple e sequenziali

Poiché l'addizione di un carbanione a un sistema α,β-insaturo genera un altro carbanione, in condizioni adatte questo può provocare una polimerizzazione. Questo processo viene denominato polimerizzazione anionica e avviene con una serie di accettori di Michael

L'iniziatore di una polimerizzazione anionica è un nucleofilo in grado di generare un enolato da

un accettore di Michael 38S1119 Polimerizzazione anionica del metilecianoacrilato E’ sufficiente uno ione ossidrile. Senon sono presenti altri elettrofili,l’enolato reagisce con un’altramolecola di accettore di MichaelQuesta polimerizzazione è alla base degli adesivi cianoacriliciPerchè la colla non deve toccare la pelle durante l’uso?

39S1120Esercizio. Come preparereste i seguenti prodotti ?

-O O O OCH3COOEt CHCH Br 33-HC CN CN CNCN COOEt COOEt OCOOEt PhH C COOEtPhH C COOEt- 2EtO 2 -PhCH Br EtO2H C -CC2 H C CH C Ph2CN CNH CNOCOOEtPhH C C2 PhCN 40S1119 Esercizio. Quale è il prodotto atteso dalle seguenti sequenze di reazioni?

EtOOC COOEt COOH- CO- CH(COOEt) 22COOEt COOEt COOHCH NHCN CN 2 2- CH COOt-Bu2 CH CH OHCH COOt-Bu 2 22 41S1121 L’anellazione di Robinson: sintesi di cicloesenoni(reazione di Michael + condensazione aldolica)L’addizione a formareil ciclo a 4 è sfavorita 42S1121-2 Anellazione di Robinson:

meccanismo Isomerizzazione Condensazione aldolica Disidratazione(E1cb) 43S1122-3 Addizione coniugata di carbanioni non stabilizzati Addizione di reagenti di Grignard a composti carbonilici alcol–>Addizione di reagenti di Grignard agli enoni miscela di prodotti da–>addizione 1,2 (alcol) e 1,4 (chetone) Scarsa selettività Addizione di RLi ad accettori di Michael addizione 1,2–> 44S1123 Addizione coniugata di carbanioni non stabilizzati:organocuprati Con i litio cuprati (reagenti di Gilman) si ottiene quasi esclusivamente addizione 1,4 - +Reagenti di Gilman: [R Cu(I)] Li22 RLi + CuI R CuLi + LiI–> 2L’aggiunta di sali di Cu(I) porta a favorire l’addizione 1,4 anche con i reagenti di Grignard 45S1124 Addizione coniugata di carbanioni non stabilizzati:organocuprati Anche altri cuprati reagiscono bene con gli accettori di Michael, portando preferenzialmente all’addotto 1,4. Reagiscono bene alchil, vinil e aril cianocuprati 46S1124 Addizione coniugata di organocuprati agli

esteriα,β-insaturi

Gli esteri reagiscono con selettività inferiori, tranne quando viene utilizzato un alchil cuprato-boro trifluoruro 47S1124

Esercizio: Come preparereste questi composti utilizzando un reagente organometallico e un derivato organico con fino a 7 atomi di carbonio?

(CH =CH) CuLi2 2 OO -O-O O O+ -O O-O O OO -O 48S1125

Esercizio: Come preparereste questi composti utilizzando un reagente organometallico e un derivato organico con fino a 7 atomi di carbonio?

Cu.BF 3COOEt COOEt2 49S1125

Varianti degli organocuprati 50

Addizione coniugata 1,4 dei cuprati di Gilman

Possibili meccanismi direazione:

I III•Polare (2e) [Cu → Cu ]•Single-electron transfer

I II(1e + 1e) [Cu → Cu ]

Scarsa “atom economy”

Formazione di un enolato

Addizione-alchilazione tandem51

Addizioni-alchilazioni tandem via organocuprati

Il meccanismo di addizione di un organocuprato a un accettore di Michael prevede la generazione di uno ione enolato.

In presenza di un agente alchilante,

l'enolato viene alchilato dalla stessa parte α β dove è avvenuta l'addizione coniugata → alchilazione alle posizioni e

Formazione dell'addotto trans 52S1125 Addizioni-alchilazioni tandem

Le condizioni di reazione determinano la formazione preferenziale del diastereoisomero trans o cis

Ponendo i prodotti in ambiente basico si può favorire la formazione del derivato trans, più stabile, attraverso la formazione dell'enolato. 53S1126 Addizioni-alchilazioni tandem: utilizzo di altri elettrofili

α α' doppia alchilazione alle posizioni e 55S1127

Esercizio. Come preparereste i seguenti prodotti dal cicloesenone e qualsiasi altro composto organico o organometallico con fino a 6 atomi di carbonio?

1. Et CuLi2

2. MeI 56S1127

Esercizio. Come preparereste i seguenti prodotti dal cicloesenone e qualsiasi altro composto organico o organometallico con fino a 6 atomi di carbonio?

O O

OO SePh H O Me CuLi₁. Et CuLi₂ 2 22 Me₂. PhSeCl Et Et Et₁. Me CuLi₂2. MeCHOO OH OMe MeEt Et57S1127 Addizione coniugata di idruro

L’addizione di ioni idruro è simile all’addizione di un reagente organometallico. Anche in questo caso si ha competizione tra addizione 1,2 e 1,4. Se l’addizione 1,4 avviene prima, spesso si ha anche ulteriore riduzione della funzione carbonilica ad alcol. 58S1133 Riduzione degli enoni per idrogenazione

Per molti substrati si può ridurre il doppio legame semplicemente mediante riduzione catalitica. Questo metodo però non è compatibile con la presenza di altri doppi o tripli legami nella molecola. 59S1135 Addizione coniugata di idruro: NaBH e LiAlH₄ 4NaBH e LiAlH reagiscono preferenzialmente con la funzione 4 4carbonilica 60S1133 Addizione coniugata di idruro: NaBH /CeCl₄ 3In presenza di CeCl si3forma esclusivamente l’alcol allilico: Probabilmente a causa della coordinazione del cerio alla funzione carbonilica

61S1133-4 Addizione coniugata di idruro con [(Ph P)CuH]3 6Per promuovere l'addizione coniugata ad un enone spesso si aggiunge un sale di rame all'idruro. Un reagente particolarmente utile è un idruro di rameesamerico [(Ph P)CuH] che si utilizza in presenza di tracce d'acqua.3 6

62S1134 Addizione coniugata di idruro agli esteriPer ridurre un estere insaturo si utilizza AlH o DIBAL [(iPrO) AlH]. Si3 2ottiene anche in questo caso l'alcol allilico

63S1134Esercizio: come preparereste i seguenti composti partendo dal cicloesenone?O OHOO 1. CuLi SePh2 H O NaBH /CeCl2 2 4 32. PhSeCl OOO O Bu Bu1. LDASePh H O1. Me CuLi 2. n-BuBr SePh 2 222. PhSeClOH BuNaBH /CeCl4 3

64S1135 Addizione coniugata di idruro con Li/NH liq3Addizione di un elettrone derivante da un metallo disciolto in NH liquida3L'enone addiziona un elettroneproducendo un radicale anioneIl trasferimento di un secondoelettrone, seguito da dueprotonazioni, fornisce il chetone Come sorgente di protoni