¿Por qué los reactivos de organolitio o de Grignard actúan como nucleófilos y no como bases con aldehídos y cetonas?

Question

He leído enteras Capítulo 14: Compuestos organometálicos de "Química Orgánica" de Francis Carey, pero sigo sin obtener una respuesta a mi pregunta.

Cita del libro:

Debido a su basicidad compuestos de organolitio y Reactivos de Grignard no puede prepararse o utilizarse en presencia de cualquier material que lleve un $\ce{-OH}$ grupo hidroxilo. Estos reactivos tampoco son compatibles con $\ce{-NH}$ o $\ce{-SH}$ que también pueden convertir un compuesto de organolitio u organomagnesio en un hidrocarburo por transferencia de protones.

Bien. No hay discusión con eso.

Los alquinos terminales también dar alcanos con compuestos de organolitio y organomagnesio .

Debe ser verdad si él lo dice. Ahora vamos al grano,

1. El amoníaco y las aminas tienen $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ alrededor de 36.
2. Los alquinos terminales tienen $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ de 25.
3. Aldehído $\mathrm{p}K_\mathrm{a} = 17$ , Cetona $\mathrm{p}K_\mathrm{a} = 19$ y un Ester $\mathrm{p}K_\mathrm{a} = 25$ .
4. El agua y los alcoholes tienen $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ de 15 a 18 años.

Si compuestos de organolitio y Reactivos de Grignard actúan como bases con alcoholes, alquinos terminales y aminas/amoniaco, ¿por qué actúan como nucleófilos y dan reacciones de adición con compuestos de carbonilo? ¿Por qué no actúan como bases y dan alcanos en su lugar? ¿Qué se me escapa?

Answer 1

De hecho, los dos reactivos que has anotado aquí tienen una estructura bastante compleja y no son nucleófilos en absoluto: ambos son electrófilos, porque el átomo metálico aquí tiene muy pocos vecinos de los que extraer electrones.

Permítanme explicar, utilizando el reactivo de Grignard $\ce{EtMgCl}$ . En realidad tiene una estructura compleja con $\ce{Mg}$ átomo coordinado con el fragmento de alquilo y dos moléculas de éter dietílico. Cuando reacciona, se coordina primero con el átomo más nucleófilo. En el caso del alcohol es el oxígeno de $\ce{OH}$ y, por supuesto, reacciona con el átomo de fácil migración más cercano: el hidrógeno, produciendo un alcano. En el caso de la cetona se coordina con $\ce{CO}$ grupo, y el grupo alquilo ataca al electrófilo más cercano : el carbono de $\ce{CO}$ grupo, cuya electrofilidad se acaba de potenciar.

Si se añade el compuesto adecuado, que se une efectivamente al átomo de metal, y no se dispone de otra forma de reacción, ambos reactivos pueden funcionar como bases. Por ejemplo, los compuestos de organolitio pueden sustituir a los átomos de hidrógeno en los alquinos, alquenos y arenos, como se ha señalado anteriormente.

Answer 2

Técnicamente, estás comparando manzanas y naranjas. Los grignardos y los compuestos organolíticos son buenos nucleófilos (con la advertencia permeakra resaltada) hacia los grupos carbonilo. Pero no pueden atacar nucleófilamente a alcoholes, agua, aminas o alquinos. Simplemente no hay ningún mecanismo de ataque posible que dé lugar a un producto de adición más estable. De hecho, los alcoholes, las aminas y el agua no se dejan impresionar por los ataques nucleofílicos. Todos estos puede Sin embargo, reaccionan como bases, por lo que cuando se les presenta uno de los dos compuestos mencionados, cederán gustosamente su protón. (Recuerda que el butano tiene un $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ valor de $\approx 40$ Así que n -el butilitio es una base muy fuerte).

Los carbonilos simplemente reaccionan mucho más rápido bajo ataque nucleofílico que bajo desprotonación.

Answer 3

Bueno, de hecho, el protón alfa del aldehído y otros ácidos carbonílicos/carboxílicos son ácidos, en un amplio rango. El protón alfa tiene la posibilidad de ser desprotonado por los reactivos de organolitio y magnesio y forma el llamado " enolato ", que se somete a " condensación aldol " con el aldehído residual.

Algunos conocimientos derivados de la práctica pero no tratados en el libro de texto son, si se añade el reactivo de alquil-litio a un aldehído enolizable, el adición nucleófila y condensación de enolización-aldol de aldehído tendrán lugar juntos, y el producto será una mezcla de alcohol y condensación de aldol en varias proporciones dependiendo de los sustratos. Algunos aldehídos, por ejemplo, el fenilacetaldehído, proporcionan el producto de condensación de aldol en mayor medida debido a su alta propiedad de enolización.

Los alcóxidos y amidas Mg/Na/Li también pueden desprotonar el protón alfa del carbonilo, así como atacar ciertos carbonilos, como el éster/amida carboxílico y el nitrilo. Los carbonilos de los aldehídos y las cetonas no son atacados.

Answer 4

El butilitio es un potente nucleófilo mucho más rápido que una base fuerte. Añade dos equivalentes de N,N,N',N'-tetrametilendiamina seca para coordinar el litio. Ahora tienes una base extraordinaria (desprotonará el THF a temperatura ambiente) pero un nucleófilo muy pobre. Se supone entonces que el ataque nucleófilo sobre un carbonilo puede ser un intermedio de cuatro centros en el que la coordinación C-O-Li establece y dirige el ataque del anión alquilo.

BuLi más Li tert -butóxido es una base lo suficientemente fuerte como para iniciar polimerizaciones aniónicas. El polímero de la jaula de alquilos se disgrega.