Condensación de Ullmann
La condensación de Ullmann o reacción de tipo Ullmann es la conversión promovida por cobre de haluros de arilo en éteres de arilo, tioéteres de arilo, nitrilos de arilo y arilaminas. Estas reacciones son ejemplos de reacciones de acoplamiento cruzado.
Las reacciones de tipo Ullmann son comparables a las reacciones de Buchwald-Hartwig, pero normalmente requieren temperaturas más altas. Tradicionalmente, estas reacciones requieren disolventes polares de alto punto de ebullición como N-metilpirrolidona, nitrobenceno o dimetilformamida y altas temperaturas (a menudo superiores a 210 °C) con cantidades estequiométricas de cobre. Los haluros de arilo deben ser activados por grupos aceptores de electrones. Las reacciones tradicionales del estilo Ullmann utilizaban reacciones "activadas" polvo de cobre, p.e. preparado in situ mediante la reducción de sulfato de cobre por zinc metálico en agua caliente. La metodología mejoró con la introducción de catalizadores de cobre solubles soportados por diaminas y ligandos de acetilacetonato.
Síntesis del éter de Ullmann: acoplamiento C-O
Un ejemplo ilustrativo de la síntesis tradicional del éter de Ullmann es la preparación de éter de p-nitrofenilfenilo a partir de 4-cloronitrobenceno y fenol.
- O2NC6H4Cl + C6H5OH + KOH → O2NC6H4O-C6H5 + KCl + H2O
El cobre se utiliza como catalizador, ya sea en forma de metal o de sales de cobre. Las arilaciones modernas utilizan catalizadores de cobre solubles.
Reacción de Goldberg: acoplamiento C-N
Una reacción de Goldberg tradicional implica la reacción de una anilina con un haluro de arilo. El acoplamiento del ácido 2-clorobenzoico y la anilina es ilustrativo:
- C6H5NH2 + ClC6H4CO2H + KOH → C6H5N(H)−C6H4CO2H + KCl + H2O
Un catalizador típico se forma a partir de yoduro de cobre(I) y fenantrolina. La reacción es una alternativa a la reacción de aminación de Buchwald-Hartwig.
Los yoduros de arilo son agentes arilantes más reactivos que los cloruros de arilo, siguiendo el patrón habitual. Los grupos aceptores de electrones del haluro de arilo también aceleran el acoplamiento.
Reacción de Hurtley: acoplamiento C-C
El nucleófilo también puede ser carbono, incluidos carbaniones y cianuro. En la reacción de Hurtley tradicional, los nucleófilos de carbono se derivaban de éster malónico y otros compuestos dicarbonílicos:
- Z2CH2 + BrC6H4CO2H + KOH → Z2C(H)−C6H4CO2H + KBr + H2O (Z = CO2H)
Los acoplamientos cruzados C-C catalizados por Cu más modernos utilizan complejos de cobre solubles que contienen ligandos de fenantrolina.
Acoplamiento C–S
La arilación de los alquiltiolatos se produce por intermediación de los tiolatos cuprosos.
Mecanismo de reacciones tipo Ullmann
En el caso de reacciones de tipo Ullmann (aminaciones, eterificaciones, etc. de haluros de arilo), las conversiones implican alcóxido de cobre(I), amidas de cobre(I), tiolatos de cobre(I). . El reactivo de cobre (I) se puede generar in situ a partir del haluro de arilo y el metal de cobre. Incluso las fuentes de cobre (II) son eficaces en algunas circunstancias. Se han desarrollado una serie de innovaciones con respecto a los reactivos de cobre.
Estos compuestos de cobre(I) reaccionan posteriormente con el haluro de arilo en una reacción de metátesis neta:
- Ar−X - + CuOR → Ar−OR + CuX
- ArX− + CuSR → Ar−SR + CuX
- ArX− + CuNHR → Ar−NHR + CuX
En el caso del acoplamiento C-N, los estudios cinéticos implican una reacción de adición oxidativa seguida de una eliminación reductora de los intermedios de Cu(III) (Ln = uno o más ligandos espectadores):
- ROCuAr(X)Ln → RO−Ar + CuLn
Historia
La síntesis del éter de Ullmann lleva el nombre de su inventor, Fritz Ullmann. La correspondiente reacción de Goldberg lleva el nombre de Irma Goldberg. La reacción de Hurtley, que implica la formación de enlaces C-C, lleva el nombre de su inventor de manera similar.