Reação Heck - Heck reaction
Reação diabólica | |
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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 |
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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 |
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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 |
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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.
Reação de Heck 1974 fosfinas |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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Veja também
- Acoplamento Hiyama
- Reação de Stille
- Reação de Suzuki
- Acoplamento sonogashira
- Reação de Heck intramolecular
Referências
links externos
- A reação de Heck no artigo organic-chemistry.org
- Reação de Heck: protocolos sintéticos de organic-reaction.com