Chimica organica - composti organometallici

Composti organometallici

I composti organometallici sono caratterizzati da un metallo legato a carbonio, come nel caso del composto CH₃MgBr (non CH₃ONa). Un esempio è CH₃–MgBr. In generale, il legame è covalente ma polare con significativo carattere carbanionico. Questi composti sono una base forte e un buon nucleofilo.

I. Nomenclatura

I composti sono denominati secondo la seguente convenzione: R-M-X (alchilmetallo alogenuro). Esempi includono:

• Butillitio
• Fenilmagnesio bromuro
• Tetraetilpiombo [(CH₃CH₂)₄Pb]

II. Struttura di R-M

Nella struttura di R-M, la parte R porta una carica δ- mentre M ha una carica δ+ e una caratteristica forma ionica-covalente con trasferimento di due elettroni all’alogenuro. La forza di base è influenzata dalla superficie: più forte è la base, maggiore è l’reattività del composto. I composti sono ordinati per reattività come segue:

• C-K 51
• C-Na 47
• C-Li 43
• C-Mg 35
• C-Zn 18
• C-Cd 15
• C-Cu 9

III. Preparazione di composti organometallici

Metalli del Gruppo I

Metalli come Li, Na, K reagiscono secondo la reazione: R-X + 2M → R-M + M-X.

Metalli del Gruppo II

Metalli come Mg, Cu sono usati con R = 1°, 2°, alcuni 3°, vinile, fenile con la velocità di reazione influenzata da X = I > Br > Cl. I solventi utilizzati sono eteri, pentano, benzene.

A. Composti organolitio

La reazione con composti organolitio avviene in presenza di etere anidro: 2Li + RX → RLi + LiX.

B. Reattivi di Grignard (organomagnesiaci)

Questi reattivi sono preparati utilizzando Mg in presenza di etere anidro. Esempi includono:

• t-butilmagnesio bromuro
• Isopropenilmagnesio bromuro
• p-tolilmagnesio bromuro

C. I composti organometallici sono basi forti

I composti organometallici fungono da basi molto forti, essendo la base coniugata di un acido molto debole, con pKa come segue:

• R-H 60
• HC≡C-H 45
• ROH 45
• RCO₂H 36

∴ Bisogna evitare composti protici, perché:

• RLi + R’OH → RH + R’OLi
• RMgBr + H₂O → RH + HOMgBr
• PhMgBr + NH₃ → PhH + NH₂MgBr

Tuttavia, possono essere utili per:

• Rimuovere un alogeno: H₂C-X → C-Li → C-H
• Introdurre il deuterio: D₂O

IV. Sintesi di alcoli

La sintesi di alcoli generalmente coinvolge la reazione di un composto organometallico con un'aldeide o chetone, formando un alcol.