Organolíticos, reactivos de Grignard y cupratos
En los compuestos organometálicos de los metales más electropositivos (litio, magnesio) el enlace C–metal está muy polarizado hacia el carbono, que se comporta como un carbanión: es a la vez una base muy fuerte y un buen nucleófilo. Los cupratos, más blandos, se adicionan de forma conjugada a las enonas y sustituyen a los haluros.
Preparación
Los reactivos de Grignard se forman por inserción del magnesio metálico en el enlace C–halógeno de un haluro de alquilo, alquenilo o arilo, en éter dietílico o THF anhidros; el éter coordina al magnesio y estabiliza el reactivo. Los organolíticos se obtienen de forma parecida, por reducción del haluro con dos equivalentes de litio. Repasa la formación de reactivos organometálicos en La Química Orgánica Transparente.
Dos métodos más permiten preparar organolíticos que no pueden obtenerse a partir del metal:
- El intercambio halógeno-metal: un bromuro o un yoduro de arilo o de vinilo reacciona muy deprisa, a −78 °C, con n-BuLi o t-BuLi. El equilibrio se desplaza hacia el organolítico más estable, el del carbono sp2, y tolera grupos que no sobrevivirían a la preparación con litio metálico.
- La desprotonación de un C–H ácido con un alquil-litio o una amida de litio. Un heteroátomo con pares libres (OMe, CONR2, OCONR2) coordina al litio y dirige la desprotonación a la posición orto contigua: es la metalación orto dirigida, que permite introducir electrófilos con una regioselectividad imposible en la sustitución electrófila aromática.
Los organolíticos y los reactivos de Grignard no son monómeros: en disolución forman agregados (dímeros, tetrámeros, hexámeros) cuyo tamaño depende del disolvente. Los aditivos que rompen los agregados, como la TMEDA o el HMPA, aumentan mucho su reactividad. En los reactivos de Grignard existe además el equilibrio de Schlenk, 2 RMgX ⇌ R2Mg + MgX2.
Adición a compuestos carbonílicos
Los organolíticos y los reactivos de Grignard se adicionan a los aldehídos y las cetonas y, tras la hidrólisis, dan alcoholes secundarios y terciarios (adición de organometálicos). Con los ésteres y los cloruros de ácido la cetona intermedia es más reactiva que el producto de partida y se adiciona un segundo equivalente, de modo que se obtiene el alcohol terciario. Con las cetonas muy impedidas o muy enolizables compiten la enolización y la reducción por transferencia de un hidruro β; el cloruro de cerio(III) anhidro, que forma organocerios menos básicos y muy oxofílicos, favorece la adición.
Para detener la reacción en la cetona se usan las amidas de Weinreb, N-metoxi-N-metilamidas (Steven M. Weinreb y Steven Nahm, 1981). El intermedio tetraédrico queda quelado por el metal entre los dos oxígenos, es estable a la temperatura de reacción y no expulsa la amina hasta que se hidroliza: entonces ya no queda organometálico que pueda atacar a la cetona.
Los cupratos
Dos equivalentes de un organolítico y una sal de cobre(I) forman un diorganocuprato de litio, R2CuLi, el reactivo de Gilman. Los cupratos son nucleófilos blandos y poco básicos: no se adicionan a las cetonas a baja temperatura, pero sí a la posición β de las enonas (adición conjugada), y sustituyen a los haluros de alquilo, alquenilo y arilo, a los tosilatos y a los epóxidos. Con los cloruros de ácido dan cetonas (organocupratos y haluros de ácido).
Se cree que la adición conjugada empieza con la formación de un complejo π entre el cobre y el doble enlace, seguida de una adición oxidante que da un intermedio de cobre(III) y de una eliminación reductora que forma el enlace C–C: los mismos pasos elementales que se estudian en el ciclo catalítico. El enolato que se forma puede atraparse con un electrófilo, por ejemplo un haluro de alquilo o un clorosilano.
Los reactivos de magnesio los descubrió Victor Grignard en 1900. Compara la adición conjugada de los cupratos con la adición de Michael de los enolatos.