Los organosilanos como agentes de acoplamiento carbono-carbono catalizado por paladio en agua

La importancia creciente de los reactivos organometalicos (Li, Mg, Al, Zn, B, Sn, Si) en las ultimas decadas, ha hecho que su empleo se haya extendido de forma general a la Sintesis Organica y farmaceutica. Las reacciones de acoplamiento cruzado entre reactivos organometalicos y haluros organicos, catalizadas por metales de transicion, son en la actualidad el metodo mas usado para la formacion de enlaces ? carbonocarbono. En Sintesis Organica, el interes por el agua como disolvente surge principalmente a partir de 1980, cuando Breslow y col. descubrieron que el agua usada como disolvente acelera las reacciones de DielsAlder entre ciclopentadieno y butenona (esquema 1).8 En la actualidad, se conocen ejemplos en medio acuoso de casi todas las reacciones organicas mas utiles.9 Esquema 1. Velocidades relativas de un proceso DielsAlder. El agua es, desde luego, un disolvente barato y seguro, que puede aliviar los problemas medioambientales asociados con el uso de disolventes organicos, por lo que el desarrollo de la Sintesis Organica en agua se asocia al de la llamada Quimica Verde. Ciertas visiones idilicas son, sin embargo, demasiado simplistas, tal como se ha manifestado criticamente en ocasiones,10 ya que no debe olvidarse que el disolvente de la reaccion no es mas que uno de los multiples factores en la evaluacion de un proceso quimico. En la tesis doctoral realizada se ha mostrado que los arilalcoxisilanos y vinilalcoxisilanos son reactivos utiles en las reacciones de acoplamiento CC con bromoarenos catalizadas por paladio en agua, permitiendo la sintesis selectiva de bifenilos (esquema 2), estirenos y estilbenos (esquema 3) con excelentes rendimientos. Esquema 2. Esquema 3. Uno de los mayores logros sinteticos, de entre los procesos estudiados en esta Tesis doctoral, ha sido la obtencion con altos rendimientos de estilbenos simetricos y asimetricos mediante reacciones consecutivas de HeckdesililacionHeck entre tri(etoxi)vinilsilano y bromoarenos en agua. Ademas, muchos de estos productos pueden aislarse del medio de reaccion mediante una simple filtracion, sin emplear disolventes organicos, con las ventajas medioambientales que ello conlleva. Los grupos alcoxido de los organoalcoxisilanos se hidrolizan en el medio basico de reaccion generando los correspondientes organosilanolatos, que han sido convenientemente aislados y caracterizados. Estos organosilanolatos son solubles en agua y estables en medio basico. Precisamente, la formacion de estas especies silanolato a pH basicos parece ser un requisito para obtener buenas actividades cataliticas. El estudio del mecanismo de la reaccion entre haloarenos y vinilalcoxisilanos en agua ha descartado la existencia de una reaccion de Hiyama, como habia sido propuesta prematuramente por varios autores, incluidos nosotros. El proceso que esta operando en la vinilacion engloba una reaccion de Heck (esquema 4), que genera un s-silil-estireno, seguido de una etapa de desililacion, cuyo mecanismo es dependiente de las condiciones y el catalizador empleados. Ademas, cuando la reaccion se realiza a temperaturas mayores de 100 C en un medio acuoso basico de hidroxido de sodio, existe un proceso de desililacion solvolitico no mediado por paladio. Esquema 4. El intermedio clave de la reaccion es el hidruro de paladio que se forma durante el ciclo de la reaccion de Heck entre un haloareno y un alqueno. Este hidruro de paladio, en vez de regenerar la especie de Pd(0) por eliminacion reductora de un haluro de hidrogeno, transfiere preferentemente el hidruro a una sililolefina para posteriormente desililarla. Cabe destacar la estabilidad de los hidruros de paladio formados en el ciclo de Heck, en un medio acuoso basico de pH > 12, lo que permite que se produzca el intercambio de olefina sobre su esfera de coordinacion. Una acertada eleccion del catalizador empleado en la hidrosililacion del acetileno deuterado con trietoxisilano, nos permitio la preparacion de los isotopomeros dideuterados (Z) y (E) del tri(etoxi)vinilsilanod2, con buenos rendimientos y estereoselectividades (esquema 5). Ambos isotopomeros fueron utilizados para estudiar el mecanismo de la reaccion de vinilacion, permitiendo identificar las diferentes rutas de reaccion. Esquema 5. El analisis del medio de reaccion acuoso mediante microscopia de transmision electronica (TEM), nos ha permitido estudiar con que precursores cataliticos se forman nanoparticulas de paladio y relacionar este resultado con los encontrados a la hora de estudiar el mecanismo de la vinilacion. Finalmente, se han sintetizado nuevas estructuras terpenicas mediante la reaccion de telomerizacion del isopreno con glicerol y poli(etilen)glicol (PEG) catalizada por complejos carbeno de paladio (esquema 6). Este es el primer ejemplo de la telomerizacion del isopreno con un alcohol diferente del metanol. Esquema 6.