Reação Heck - Heck reaction

Reação diabólica
Nomeado após Richard F. Heck
Tipo de reação Reação de acoplamento
Identificadores
Portal de Química Orgânica reação diabólica
ID da ontologia RSC RXNO: 0000024

A reação de Heck (também chamada de reação de Mizoroki-Heck ) é a reação química de um haleto insaturado (ou triflato ) com um alceno na presença de uma base e um catalisador de paládio (ou catalisador baseado em nanomaterial de paládio ) para formar um alceno substituído . É nomeado após Tsutomu Mizoroki e Richard F. Heck . Heck recebeu o Prêmio Nobel de Química de 2010 , que compartilhou com Ei-ichi Negishi e Akira Suzuki , pela descoberta e desenvolvimento dessa reação. Esta reação foi o primeiro exemplo de uma reação de formação de ligação carbono-carbono que seguiu um ciclo catalítico Pd (0) / Pd (II), o mesmo ciclo catalítico que é visto em outras reações de acoplamento cruzado catalisadas por Pd (0) . A reação de Heck é uma forma de substituir os alcenos.

A reação Heck
A reação Heck

História

A reação original de Tsutomu Mizoroki (1971) descreve o acoplamento entre iodobenzeno e estireno em metanol para formar estilbeno a 120 ° C ( autoclave ) com base de acetato de potássio e catálise de cloreto de paládio . Este trabalho foi uma extensão do trabalho anterior de Fujiwara (1967) no acoplamento de arenos (Ar-H) e alquenos mediado por Pd (II) e do trabalho anterior de Heck (1969) no acoplamento de haletos arilmercúricos (ArHgCl) com alquenos usando uma quantidade estequiométrica de uma espécie de paládio (II).

Mizoroki 1971
Mizoroki 1971

Em 1972, Heck reconheceu a publicação Mizoroki e detalhou o trabalho descoberto de forma independente . As condições de reação diferem no catalisador usado (acetato de paládio) e carga de catalisador (0,01 eq.), Base usada (uma amina impedida) e falta de solvente.

Heck 1972
Heck 1972

Nessas reações, o catalisador ativo Pd (0) (ver mecanismo de reação) é formado pela coordenação do Pd com o alceno.

Em 1974, Heck introduziu ligantes fosfina na equação.

Dieck & Heck 1974
Reação de Heck 1974 fosfinas

Catalisador e substratos

A reação é catalisada por sais e complexos de paládio. Catalisadores e pré-catalisadores típicos incluem tetraquis (trifenilfosfina) paládio (0) , cloreto de paládio e acetato de paládio (II) . Ligantes de suporte típicos são trifenilfosfina , PHOX e BINAP . As bases típicas são trietilamina , carbonato de potássio e acetato de sódio .

O eletrófilo de arila pode ser um haleto (Br, Cl) ou um triflato, bem como halogenetos de benzila ou vinila . O alceno deve conter pelo menos uma ligação sp 2 -CH. Substituintes que retiram elétrons aumentam a reação, portanto os acrilatos são ideais.

Mecanismo de reação

O mecanismo envolve intermediários de organopaládio . O composto de paládio (0) necessário neste ciclo é gerado in situ a partir de um precursor de paládio (II).

Por exemplo, o acetato de paládio (II) é reduzido por trifenilfosfina a bis (trifenilfosfina) paládio (0) ( 1 ) e a trifenilfosfina é oxidada a óxido de trifenilfosfina. O passo A é uma adição oxidativa em que o paládio se insere na ligação arilo para brometo. O paládio então forma um complexo π com o alceno ( 3 ) e na etapa B o alceno se insere na ligação paládio - carbono em uma etapa de adição sin . Em seguida, segue-se uma rotação de alívio de tensão de torção para o isômero trans (não mostrado) e a etapa C é uma etapa de eliminação de beta-hidreto (aqui as setas mostram o oposto) com a formação de um novo complexo de paládio - alceno π ( 5 ). Este complexo é destruído na próxima etapa. O (0) o composto de paládio é regenerado por eliminação redutiva do composto de paládio (II), por carbonato de potássio , no passo final, D . No decurso da reação, o carbonato é estequiometricamente consumido e o paládio é verdadeiramente um catalisador e usado em quantidades catalíticas. Um ciclo de paládio semelhante, mas com cenas e atores diferentes, é observado no processo Wacker .

Heck Reaction Mechanism
Heck Reaction Mechanism

Este ciclo não se limita aos compostos vinílicos, no acoplamento Sonogashira um dos reagentes é um alcino e no acoplamento Suzuki o alceno é substituído por um ácido aril borônico e na reação de Stille por um aril estanano . O ciclo também se estende ao outro elemento níquel do grupo 10, por exemplo, no acoplamento de Negishi entre haletos de arila e compostos de organozinco. A platina forma ligações fortes com o carbono e não possui atividade catalítica neste tipo de reação.

Estereosseletividade

Esta reação de acoplamento é estereosseletiva com uma propensão para o acoplamento trans conforme o grupo haleto de paládio e o resíduo orgânico volumoso se afastam um do outro na sequência de reação em uma etapa de rotação. A reação de Heck é aplicada industrialmente na produção de naproxeno e do componente protetor solar metoxicinamato de octila . A síntese de naproxeno inclui um acoplamento entre um composto de naftaleno bromado com etileno :

A reação de Heck na produção de Naproxen
A reação de Heck na produção de Naproxen

Variações

Reação de Heck líquido iônico

Na presença de um líquido iônico, uma reação de Heck ocorre na ausência de um ligante de fósforo. Em uma modificação, o acetato de paládio e o líquido iônico (bmim) PF 6 são imobilizados dentro das cavidades do gel de sílica de fase reversa . Desta forma, a reação prossegue em água e o catalisador é reutilizável.

Aplicação de siloxano
Aplicação de siloxano

Heck oxyarylation

Na modificação de oxiarilação de Heck, o substituinte de paládio no intermediário de adição de sin é substituído por um grupo hidroxila e o produto da reação contém um anel di - hidrofurano .

Heck oxyarylation
Heck oxyarylation

Reação Amino-Heck

Na reação amino-Heck, uma ligação de nitrogênio para carbono é formada. Em um exemplo, uma oxima com um grupo fortemente retirador de elétrons reage intramolecularmente com o final de um dieno para formar um composto de piridina . O catalisador é tetraquis (trifenilfosfina) paládio (0) e a base é trietilamina .

Reação Amino-Heck
Reação Amino-Heck

Veja também

Referências

links externos