BENCINOS

1. BENCINOS Pedro Sánchez Piñán

2. Contenido • Introducción histórica • Estructura • Preparación • Reactividad • 4.1 Reacciones polares - > Nucleófilos y Electrófilos • 4.2 Química Organometalica - > Zr, Ni y Pd • 4.3 Cicloadiciones - > (4+2), (2+2) y 1,3 – dipolar • 5. Conclusiones

3. Introducción Histórica Entre los años 1940 y 1950 Gilman, Wittig y Roberts observaron un comportamiento extraño en algunas reacciones de halobencenos

4. Introducción Histórica Wittig intentó explicar este comportamiento basándose en lo que el llamo un intermedio zwitterionico F F C6H5Li C6H5Li THF, -78 °C - LiF Li Li intermedio zwitterionico Su explicación era incorrecta pero no andaba mal encaminada. Sin embargo seria Roberts, tras analizar exaustivamente las reacciones, quien resolvería el misterio

5. Introducción Histórica Las reacciones ocurren a baja temperatura El grupo entrante amino y la posición ocupada por el halógeno no están separados en mas de un carbono • Ni los haluros originales ni las anilinas isomerizaban bajo las condiciones de • reacción

6. Introducción Histórica No hay reacción si no hay hidrógenos adyacentes al halógeno La proporción de isómeros daba pistas sobre el posible mecanismo

7. Introducción Histórica En 1953 Roberts planteo la siguiente hipótesis: Si trabajamos con 1-14C - clorobenzeno , se formarán cantidades equivalentes de aminobenceno con 14C en C-1 y C-2 Al obtener una mezcla 1:1 y ver como la orientación de los sustituyentes se correspondía con un mecanismo de adición - eliminación en el que debía existir un intermedio eléctricamente neutro, Roberts propuso el siguiente intermedio:

8. Introducción Histórica En 1955 Wittig descubrió que el bencino participaba en reacciones de Diels Alder como dienófilo En 1963 Huisgen determina que bencinos de diferentes precursores tienen igual reactividad

9. Contenido • Introducción histórica • Estructura • Preparación • Reactividad • 4.1 Reacciones polares - > Nucleófilos y Electrófilos • 4.2 Química Organometalica - > Zr, Ni y Pd • 4.3 Cicloadiciones - > (4+2), (2+2) y 1,3 – dipolar • 5. Conclusiones

10. Estructura • Un bencino es un alquino con un enlace triple en un anillo aromático • Un enlace pi es normal (forma parte del sistema aromático) • El nuevo que se ha formado proviene del solapamiento de dos orbitales sp2 fuera del anillo • uno vacio del C que pierde el grupo saliente • otro lleno del orbital sp2 adyacente • Este enlace externo es muy débil y por ello el bencino es un intermedio muy inestable

11. Estructura Estudio estructural complicado por la alta reactividad, se sugiere (además del triple enlace) una estructura con cierto carácter radicalico El triple enlace del bencino es un poco mas largo (1.269 A) que el de un alquino (1.21 A) Los datos espectroscópicos que se tienen de 1H y 13C –RMN en disolución se han obtenido bajo criogenia El estudio del espectro de IR esta incompleto; de los 24 modos normales de vibración (simetría C2V) se han podido asignar sólo 9 frecuencias de vibración

12. Contenido • Introducción histórica • Estructura • Preparación • Reactividad • 4.1 Reacciones polares - > Nucleófilos y Electrófilos • 4.2 Química Organometalica - > Zr, Ni y Pd • 4.3 Cicloadiciones - > (4+2), (2+2) y 1,3 – dipolar • 5. Conclusiones

13. Preparación de bencinos

14. Preparación de bencinos 1) Deshidrohalogenación 2) Eliminación en precursores organolíticos u organomagnesianos

15. Preparación de bencinos 3) Perdida de grupos salientes neutros

16. Preparación de bencinos 4) Métodos fotolíticos y pirrolíticos

17. Preparación de bencinos ¡¡ EL BENCINO NO SE PUEDE AISLAR; DIMERIZA!!

18. Contenido • Introducción histórica • Estructura • Preparación • Reactividad • 4.1 Reacciones polares - > Nucleófilos y Electrófilos • 4.2 Química Organometalica - > Zr, Ni y Pd • 4.3 Cicloadiciones - > (4+2), (2+2) y 1,3 – dipolar • 5. Conclusiones

19. Reacciones polares de bencinos El bencino reacciona tanto con nucleófilos como con electrófilos

20. Sustitución nucleofílica aromática (adición-eliminación) Ej. :2,4-dinitroclorobenceno + hidróxido de sodio Se forma un complejo sigma cargado negativamente La carga negativa está deslocalizada entre los carbonos orto y para del anillo

21. Posición activada en la SNA Sin grupos sustractores de electrones fuertes en orto y para , la formación del complejo sigma cargado negativamente es muy improbable

22. SNA vía bencino El amiduro de sodio reacciona como una base, abstrayendo un protón. El producto es un carbanión con una carga negativa y un par de electrones no enlazantes localizados en el orbital sp2 que con anterioridad formaba el enlace C-H.

23. Mecanismo vía bencino para la SNA El mecanismo vía bencino se produce cuando el halobenceno no está activado respecto a la sustitución nucleofílica aromática y se fuerzan las condiciones utilizando una base fuerte. Cuando el anillo está activado respecto a la sustitución nucleofílica aromática con grupos sustractores de electrones fuertes, se producirá el mecanismo normal de adición-eliminación

24. Productos SNA vía bencino Producto de sustitución directa; si se realiza la SNA sobre el carbono que contenía el grupo saliente Producto cine; si se realiza en el carbono adyacente

25. Productos cine SNA vía bencino Mecanismo: ¿Por qué se forma el producto meta y no el orto? Hay dos razones:

26. Productos cine SNA vía bencino Electrónicamente; el efecto atrayente del grupo - OMe hace que la carga negativa este mas cómoda en orto Estéricamente; es mas fácil un ataque alejado del grupo - OMe (el ataque debe ocurrir en el plano del anillo, ya que ahí están los orbitales )

27. Productos cine SNA vía bencino Conclusión: el tipo de producto que obtendremos dependerá de la naturaleza de los sustituyentes y de su orientación

28. Ejemplos SNA Síntesis de la Antraquinona

29. Ejemplos SNA Formación del esqueleto básico de los alcaloides ergot y aristolactámicos

30. Ejemplos SNA Reacciones con enolatos (permiten obtener con facilidad compuestos con aromaticidad localizada)

31. Ejemplos SNA Síntesis de la Dynemicin A (un potente antitumoral)

32. Ejemplos SNA (Nitrógeno) Preparación de anilinas alquiladas e indoles

33. Ejemplos SNA (Nitrógeno) Preparación del C – Licorano (doble ciclación bencínica)

34. Ejemplos SNA (Nitrógeno) Reacciones cíclicas en competencia

35. Sustitución electrofílica aromática Los electrones pi del benceno se encuentran en un sistema aromático estable, están disponibles para atacar a un electrófilo fuerte y dar lugar a un carbocatión. El electrófilo se une al anillo del benceno mediante un nuevo enlace sigma. La reacción es endotérmica porque el benceno pierde aromaticidad cuando ataca a un electrófilo. La aromaticidad se vuelve a recuperar mediante la pérdida de un protón

36. Sustitución electrofílica aromática

37. Efectos orientadores de los sustituyentes Grupos activantes ; aquellos con electrones no enlazantes Grupos desactivantes; grupos sustractores de electrones que tienen un átomo cargado positivamente directamente adherido al anillo. Los halógenos son la excepción

38. Ejemplos SEA Adición de reactivos de Grignard y organolíticos

39. Ejemplos SEA Adición de organocupratos

40. Contenido • Introducción histórica • Estructura • Preparación • Reactividad • 4.1 Reacciones polares - > Nucleófilos y Electrófilos • 4.2 Química Organometalica - > Zr, Ni y Pd • 4.3 Cicloadiciones - > (4+2), (2+2) y 1,3 – dipolar • 5. Conclusiones

41. Química Organometálica del bencino Los bencinos pueden estabilizarse coordinandose a metales de transición. Son posibles dos formas resonantes que dependerán de los sustituyentes bencinicos, de los ligandos o del metal. En general, los metales de los 1os grupos de transición prefieren la forma 2 y los de los últimos la forma 1 2 1

42. Síntesis bencinos - Zr La mas estudiada es aquella en la que se emplea Zr (la preparación de compuestos η 2- bencino- zirconio es un método sencillo) El intermedio solo se produce con un exceso de trialquilfosfina y se le pueden insertar con facilidad grupos insaturados en el enlace C-Zr

43. Síntesis bencinos - Zr

44. Síntesis bencinos - Ni La síntesis de compuestos Ni- bencino se realiza por reducción del correspondiente haluro. La menor electrofilia del Ni hace que estos compuestos sean menos reactivos que los de Zr Aunque esta favorecida la inserción de alquinos, no se suele lograr aislar el producto de la mono- inserción; reaccionando con otro alquino y formar naftalenos sustituidos

45. Síntesis bencinos - Pd Se intentaron sintetizar complejos bencino – paladio, pero siempre se producían reacciones con moléculas de bencino, obteniéndose bifenilos o trifenilos.

46. Síntesis bencinos - Pd • Sin embargo los compuestos Pd – bencino se descubrieron en 2005 con la ciclotrimerizacion del bencino • Esto fue posible gracias a: • La elección de catalizadores de Pd (0) nucleofilos • La generación muy lenta del bencino en el medio de reacción

47. Síntesis bencinos - Pd La ciclotrimerizacion catalizada por Pd se pudo extender a bencinos sustituidos o policiclicos

48. Síntesis bencinos - Pd Normalmente la ciclotrimerizacion de alquinos es muy poco quimioselectiva, pero en el caso de los bencinos se podía desarrollar una metodología sintética con la adecuada quimioselectividad (casi siempre jugando con el catalizador de Pd)

49. Contenido • Introducción histórica • Estructura • Preparación • Reactividad • 4.1 Reacciones polares - > Nucleófilos y Electrófilos • 4.2 Química Organometalica - > Zr, Ni y Pd • 4.3 Cicloadiciones - > (4+2), (2+2) y 1,3 – dipolar • 5. Conclusiones

50. Diels - Alder en bencinos Los bencinos son dienofilos muy reactivos y dan productos de cicloadicion (4+2) Pueden parecer malos dienofilos, pero al ser un electrófilo inestable tiene un LUMO muy bajo; el π* del triple enlace.