Applicazioni delle reazioni organiche in sintesi stereoselettive ed asimmetriche. Composti organometallici polari. Composti organometallici covalenti. Addizione nucleofila a composti carbonilici. Reazioni di allilazione di aldeidi con allil metalli. Chimica degli enoli ed enolati. Alchilazione di enolati. Reazione aldolica diretta di derivati carbonilici e carbossilici.
R. E. Gawley, J. Aubé, Principles of Asymmetric Synthesis, Cap. 1-5, Pergamon
E. L. Eliel, S. H. Wilen, L. N. Mander, Stereochemistry of Organic Compounds, Cap. 12, Wiley-Interscience
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Organic Chemistry, Cap. 8, 21, 26, 27
F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B, Cap. 7 e 9, Kluwer Academic/Plenum Publishers
Ch. Elschenbroich, A. Salzer, Organometallics, Cap. 1-8, VCH Publishers
Obiettivi Formativi
Acquisizione dei concetti di base relativi alla interpretazione meccanicistica ed alla determinazione della stereoselettività di reazioni fondamentali in sintesi organica. Interpretazione dei dati sperimentali riguardanti la stereoselettività di reazioni organiche. Acquisizione dei concetti di base relativi alla chimica dei composti organometallici polari e covalenti.
Metodologie e procedure nell’utilizzo dei composti organometallici polari e covalenti.
Progettare sintesi organiche prevedendo e controllando la stereoselettività dei processi utilizzati. Individuazione delle opportunità e delle problematiche connesse con l’applicazione di reazioni che impiegano composti organometallici polari e covalenti nella progettazione di sintesi organiche.
Prerequisiti
Insegnamenti contenenti i prerequisiti (vincolanti e/o consigliati)
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: nessuno
Metodi Didattici
Numero di ore relative alle attività in aula: 48.
Oral final examination.
There are at least 8 examination sessions, especially in February, June, July, and September.
Modalità di verifica apprendimento
Prova finale di esame: orale.
Sono previsti almeno 8 appelli annuali, con numerose sessioni nei mesi di febbraio, giugno, luglio e settembre.
Programma del corso
Formazione di legami carbonio-carbonio: i derivati organometallici. Classi di reattivi organometallici. Proprietà del legame M-C. Polarità e reattività. Metodi di preparazione di reattivi di Grignard e di litioalchili: sintesi diretta da alogenoderivati organici e metallo, inserzione riduttiva in legami C-S, scambio metallo-alogeno; scambio metallo-metallo, metallazione. Struttura, equilibrio di Schlenk, coordinazione, aggregazione, compatibilità con gruppi funzionali. Superbasi. Formazione di derivati di allil e benzil potassio: regioselettività e stereoselettività nelle reazioni con elettrofili. Reattività di derivati organometallici con elettrofili. Uso di litio alchili come basi per l’ottenimento di litio ammidi. CIPE (complex induced proximity effect), assistenza di gruppi vicinali (Directed ortho metalation, DoM), gruppi orientanti la metallazione (DMG). Stabilità configurazionale dei carbanioni. Sintesi enantioselettive tramite organolitio. Uso di ausiliari chirali. Deprotonazioni asimmetriche con derivati di organolitio in presenza di leganti chirali (sparteina). Utilizzo di litioammidi chirali. Composti organometallici covalenti. Organoborani. Idroborazione: regio, stereo, chemoselettività. Meccanismo dell’idroborazione, reattivi idroboranti. Selettività dei reattivi idroboranti. Preparazione di organoborani per metatesi. Reattività degli organoborani. FGI via organoborani. Ossidazione, idroamminazione, idroalogenazione. Idroborazioni enantioselettive con Ipc2BH, IpcBH2 e DMB. Trasformazioni di alchenilborani: protonolisi, ossidazione, alogenazione ad alogenoalcheni E e Z. Formazione di legami C-C: carbonilazione di organoborani, reazioni con α–alogeno e α–diazo esteri e chetoni, addizione coniugata a C=O α,β-insaturi. Sintesi stereocontrollate di alcheni e di alchini. Reazione di Suzuki-Miyaura. Organosilani e stannani. Preparazione per metatesi ed idrosilazione e idrostannazione. Reattività: stabilizzazione di anioni e radicali ed espansione della coordinazione, effetto β. Reattività e selettività nella reazione di alchenil, epossi, allil silani e stannani con elettrofili. Olefinazione ed eliminazione di Peterson. Reazione di Stille: cross-coupling e coupling carbonilativo. Reazioni di derivati organometallici con composti carbonilici. Stereoselettività dell’addizione ad aldeidi e chetoni con facce diastereotopiche. Stereoselettività dell’addizione a C=O in composti aciclici: regola di Cram. Modelli di TS di Cram, di Cornforth, di Karabatsos, di Felkin. Traiettoria di Bürgi-Dunitz. Modello di TS di Felkin-Anh. Modello di Heathcock. Angolo di Flippin-Lodge. Effetto di acidi di Lewis. Modelli di TS chelato. Chetoni ciclici rigidi e non. Stereoselettività dell’addizione a cicloesanoni. Addizione di allilmetalli ad aldeidi: stereoselettività. Allilmetalli di tipo 1, 2 e 3. Stato di transizione tipo Zimmerman-Traxler ed aciclico. Enantioselettività dell’addizione di allilmetalli ad aldeidi: metodi di Brown e di Keck. Diastereoselettività semplice dell’addizione di crotilmetalli ad aldeidi. Diastereoselettività assoluta singola con aldeidi chirali o allilmetalli chirali. Diastereoselettività assoluta con doppia induzione asimmetrica. Reattività dei composti carbonilici e carbossilici. Enoli ed enolati: alchilazione, addizione aldolica diretta. Metallo enolati e loro generazione: regio e stereoselettività. Equivalenti di enoli ed enolati. Litioenolati, enolati di Na e K, sililenoleteri. Uso di enoni per la generazione specifica di enolati. Alchilazione di enolati: regio e stereoselettività. Enantioselettività dell’alchilazione di enolati: uso di ausiliari chirali. Diastereoselettività semplice nell’addizione aldolica diretta. Stati di transizione di Zimmerman-Traxler ed aperto. Stereoselettività assoluta. Singola induzione asimmetrica. Aldeidi chirali: combinazione dei modelli TS di Felkin-Anh e Zimmerman-Traxler o TS aperto. Effetti di chelazione e dipolari. Doppia induzione asimmetrica.