Turbo-Hauser baser
Turbo -Hauser-baser är amidomagnesiumhalider som innehåller stökiometriska mängder LiCl . Dessa blandade Mg/Li -amider av typen R2NMgCl⋅LiCl används inom organisk kemi som icke-nukleofila baser för metalleringsreaktioner av aromatiska och heteroaromatiska substrat. Jämfört med deras LiCl-fria förfäder visar Turbo -Hauser-baser en förbättrad kinetisk basicitet , utmärkt regioselektivitet, hög funktionell grupptolerans och en bättre löslighet.
Förberedelse
Typiskt framställs Turbo -Hauser-baser genom att reagera en amin med ett Grignard-reagens eller genom att blanda en litiumamid med stökiometriska mängder MgCl2 .
Vanligt använda Turbo -Hauser baser
i Pr2NMgCl·LiCl , i Pr- Turbo - Hauser-bas
TMPMgCl·LiCl, TMP- Turbo -Hauser bas, även kallad Knochel -Hauser Base ( TMP = 2,2,6,6,tetrametylpiperidino)
Strukturera
Hittills är inte många strukturer av Turbo -Hauser-baser kända. I allmänhet visar de ett komplext temperatur- och koncentrationsberoende beteende i lösning. Det är därför det inte är lätt att kristallisera Hauser-baser och deras Turbo- varianter.
Solid State Struktur
i Pr - Turbo -Hauser-basen kristalliseras som ett dimert amidobryggt kontaktjonpar (CIP). På grund av det höga steriska behovet av TMP- liganden hindras dimeriseringsprocessen steriskt. Det är därför TMP- Turbo -Hauser-basen kristalliseras som en monomer CIP. I båda strukturerna koordinerar LiCl till magnesiumamiderna.
| . | . |
Lösningsstruktur
Även om det finns en hel del information om användbarheten av dessa reagens, är mycket lite känt om naturen hos Turbo -Hauser-baser i lösning. En anledning till den bristen på information är att ( Turbo ) -Hauser-baser visar ett komplext beteende i lösning. År 2016, Neufeld et al. visade via diffusionsordnad spektroskopi (DOSY) att vid rumstemperatur och höga koncentrationer (0,6 M) förblir den fasta strukturen av dimer [ i Pr 2 NMgCl·LiCl] 2 i lösning. Vid lägre koncentrationer är jämvikten på sidan av den monomera arten. Både dimer och monomer koordineras av LiCl. Vid temperaturer under -50°C separeras LiCl från magnesiumamiden i betydelsen av en stabil [LiCl] 2- dimer solvatiserad av fyra THF-molekyler.
Fasta tillståndsstrukturen för TMPMgCl·LiCl förblir nästan fullständigt i THF-lösning oberoende av temperatur och koncentration. På grund av det höga steriska kravet på TMP-liganden och dess flexibla rotation i lösning, separeras THF-molekylen från magnesiumkatjonen. Resultatet är en omättad magnesiumsida som kan förklara den förbättrade reaktiviteten och selektiviteten hos TMPMgCl·LiCl.
Knochel et al. föreslagit att LiCl ökar reaktiviteten hos Turbo-Grignard-föreningar RMgCl·LiCl (R = alkyl , aryl eller vinyl ) genom att ge den reaktiva bimetalliska monomeren en magnesiatkaraktär i betydelsen av ett lösningsmedelsseparerat jonpar (SSIP) [Li(THF) 4 ] + [RMg(THF) Cl2 ] - . I fallet med de ovan nämnda Turbo - Hauser-baserna där alkylgruppen i en Grignard är ersatt med en amidogrupp (R = R' 2N − ) kunde denna hypotes inte bekräftas eftersom ingen SSIP [Li(THF) 4 ] + var detekterbar.
LiCl har också visat sig öka lösligheten av RZnX-reagens. Utan LiCl finns organozinkreagens kvar på ytan av zinkpartikeln. Med LiCl bildar organozinkreagens ett RZnX-LiCl-komplex, som är mer lösligt i THF.
Reaktioner
I motsats till Turbo-Grignard-föreningar som används för högeffektiva Br/Mg-utbytesreaktioner, används Turbo -Hauser-baser som effektiva deprotoneringsreagenser av funktionaliserade aromater. Efter deprotonering kan mellanprodukten (en Turbo-Grignard) selektivt funktionaliseras via tillsats av en elektrofil (t.ex. I2, -CHO ).
Reaktivitet
Turbo -Hauser-baser används som metalliserings- / deprotoneringsreagens , som till exempel organolithiums . Lithierade föreningar är dock endast stabila vid låga temperaturer (t.ex. -78 °C) och konkurrerande additionsreaktioner (som t.ex. Chichibabin-reaktioner) kan förekomma. Däremot har magnesiumföreningarna mer kovalenta och därför mindre reaktiva metall-ligandbindningar. [ Citat behövs ] Dessutom stabiliseras hela magnesiumamidkomplexet av LiCl. Det är därför Turbo -Hauser-baser uppvisar en högre funktionell grupptolerans och en mycket större kemoselektivitet vid höga och låga temperaturer.
i Pr 2 NMgCl·LiCl kan visa en annan reaktivitet jämfört med TMPMgCl·LiCl. Armstrong et al. visade att TMP- Turbo -Hauser-basen lätt metallerar etyl-3-klorbensoat i C2-position , medan samma reaktion utförd med iPr - Turbo -Hauser-basen resulterade i ingen metallering alls. Istället inträffar en additions-elimineringsreaktion.
En annan skillnad i reaktivitet visades av Krasovskiy et al. med deprotonering av isokinolin i THF-lösning. Medan TMPMgCl·LiCl endast krävde 2 timmar och 1,1 ekvivalenter, behövde i Pr 2 NMgCl·LiCl 12 timmar och 2 ekvivalenter för jämförbar metallisering.
Å ena sidan kan den olika reaktiviteten tillskrivas den högre kinetiska basiciteten hos TMP-föreningen jämfört med dess homologa iPr - Turbo -Hauser-bas. Å andra sidan bör det kontrasterande beteendet också återspeglas i det olika aggregationstillståndet för båda Turbo -Hauser-baserna i THF-lösning ( monomer vs. dimer , se kapitel ovan). I allmänhet uppvisar monomera arter i organolitiumkemi de mest aktiva kinetiska arterna. Detta kan förklara varför reaktionerna för den monomera TMP- Turbo -Hauser-basen är mycket snabbare än den för dimer i Pr- Turbo -Hauser-bas.
Neufeld et al. föreslog att de mycket regioselektiva orto-deprotoneringsreaktionerna av TMPMgCl·LiCl kunde härröra från en tillräcklig komplexinducerad närhetseffekt (CIPE) mellan det bimetalliska aggregatet och det funktionaliserade (hetero)aromatiska substratet.
