Formation de liaisons carbone-carbone
La formation de liaisons carbone-carbone constitue le défi central de la synthèse, réalisée en unissant un carbone nucléophile à un carbone électrophile par des méthodes organométalliques, énolates et catalysées par des métaux de transition.
Definition
La formation de liaisons carbone-carbone comprend les réactions qui unissent deux fragments carbonés en un squelette carboné plus grand, constituant les opérations essentielles par lesquelles la complexité moléculaire est construite.
Scope
Ce sujet couvre les réactifs organométalliques (addition de Grignard et d'organolithiens), l'alkylation d'énolates et la chimie aldolique, les réactions d'oléfination de Wittig et apparentées, ainsi que les réactions de couplage croisé catalysées par des métaux de transition telles que les réactions de Suzuki, de Heck et de Negishi.
Core questions
- Comment un carbone nucléophile est-il apparié à un carbone électrophile pour forger une nouvelle liaison ?
- Comment les réactifs organométalliques et les énolates servent-ils de nucléophiles carbonés ?
- Comment les couplages croisés catalysés par des métaux de transition ont-ils élargi le champ d'application de la formation de liaisons ?
Key theories
- Nucléophiles carbonés organométalliques et énolates
- Les réactifs de Grignard, les organolithiens et les énolates métalliques fournissent du carbone nucléophile qui s'additionne aux carbonyles et aux halogénures d'alkyle, formant de nouvelles liaisons C–C dans les réactions d'addition et d'alkylation.
- Couplage croisé catalysé par des métaux de transition
- Les couplages catalysés par le palladium et le nickel (Suzuki, Heck, Negishi) unissent les halogénures organiques à des partenaires organométalliques ou alcènes par addition oxydante, transmétallation et élimination réductrice, permettant la formation de liaisons difficiles à réaliser par des moyens classiques.
Mechanisms
La formation classique de liaisons associe un nucléophile carboné (organométallique, énolate, ylure) à un électrophile carboné (carbonyle, halogénure d'alkyle). La réaction de Wittig couple un ylure de phosphore avec un aldéhyde pour donner un alcène. Les couplages croisés cyclent un catalyseur à base de métal de transition par addition oxydante dans une liaison C–X, transmétallation avec un partenaire organométallique, et élimination réductrice pour former la nouvelle liaison C–C.
Clinical relevance
Les réactions de formation de liaisons carbone-carbone, en particulier les couplages croisés catalysés par le palladium, sont des outils essentiels de la fabrication pharmaceutique, permettant l'assemblage des structures biaryles et complexes de nombreux médicaments modernes ; leur importance a été reconnue par le prix Nobel de chimie en 2010.
History
Des réactifs organomagnésiens de Grignard (1900) et de l'oléfination de Wittig (années 1950) aux couplages croisés catalysés par le palladium développés par Heck, Suzuki et Negishi à partir des années 1970, la formation de liaisons carbone-carbone a été maintes fois transformée et honorée de plusieurs prix Nobel.
Key figures
- Victor Grignard
- Georg Wittig
- Richard Heck
- Akira Suzuki
- Ei-ichi Negishi
Related topics
Seminal works
- careysundberg2007b
- warrenwyatt2008
Frequently asked questions
- Pourquoi les réactifs de Grignard sont-ils si utiles ?
- Les réactifs de Grignard fournissent un carbone fortement nucléophile, formellement carbanionique, qui s'additionne à une large gamme d'électrophiles carbonylés, ce qui en fait un moyen polyvalent et général de construire des squelettes carbonés et d'introduire de nouveaux groupes fonctionnels.
- Qu'est-ce qui rend les réactions de couplage croisé spéciales ?
- Les couplages croisés catalysés par des métaux de transition forment des liaisons carbone-carbone entre des partenaires qui sont autrement non réactifs l'un envers l'autre, tolèrent de nombreux groupes fonctionnels et unissent efficacement les fragments aromatiques — des capacités qui ont révolutionné la synthèse des produits pharmaceutiques et des matériaux.