McMurry-reactie

De McMurry-reactie is een organische reactie waarin twee ketonen of aldehyden met een titaan(II)-verbinding als reductor tot een alkeen worden gekoppeld. De reactie is naar medeontdekker John E. McMurry genoemd. Er werd in de McMurry-reactie eerst een mengsel van TiCl₃ en LiAlH₄ gebruikt, dat het actieve reagens vormde. Gerelateerde verbindingen zijn gemaakt met een combinatie van TiCl₃ of TiCl₄ met andere reductoren zoals kalium, zink en magnesium.

Reactiemechanisme

Deze reductieve koppeling kan als een reactie worden gezien die uit twee delen bestaat. Eerst is er de vorming van een pinacolaatcomplex, van een 1,2-diolaatcomplex, een stap die gelijk is aan de pinacolkoppeling. De tweede stap is de deoxygenering van het pinacolaat, geeft het alkeen en maakt er gebruik dat titanium oxofiel is.

Verscheidene mechanismen zijn geopperd voor deze reactie. Laagvalente titaanverbindingen zorgen voor koppeling van de carbonylen door één elektron aan de carbonylgroepen af te staan. De nodige laagvalente titaniumverbinding wordt via reductie gemaakt, meestal met zinkpoeder. De reactie wordt vaak uitgevoerd in tetrahydrofuraan dat het gevormde complex oplost. De aard van de gevormde titaanverbinding hangt van de omstandigheden af. Bogdanovic en Bolte hebben de aard en mechanisme van het actieve complex in een aantal klassieke McMurry-systemen onderzocht en geïdentificeerd.

In de figuur staat een vereenvoudigd schema van een laagvalent titanium Ti dat één elektron aan elk van de twee carbonylbindingen afgeeft, gevolgd door deoxygenering van het gevormde titaancomplex. Er ontstaan alkeen en titaan(IV)oxide.

Achtergrond en gebruik

De eerste publicatie van Mukaiyama was een reductieve koppeling van ketonen met gereduceerde titaanreagentia. McMurry en Fleming koppelden door gebruik van een mengsel van titaan(III)chloride en lithiumaluminiumhydride te maken retinal zodat caroteen ontstond. Andere symmetrische alkenen werden op soortgelijke manier gemaakt, bijvoorbeeld citevon uit adamantanon en tetrafenylethyleen uit benzofenon. Een McMurry-reactie die gebruikmaakt van titaan(IV)chloride en zink wordt gebruikt in de synthese van eerste-generatie moleculaire motoren.

De totaalsynthese van Nicolaou van taxol maakt gebruik van de McMurry-reactie. Geoptimaliseerde reactieprocedures gebruiken het dimethoxyethaancomplex van TiCl₃ gecombineerd met Zn(Cu).

Voetnoten

↑ John E. McMurry, Michael P. Fleming (1974). New method for the reductive coupling of carbonyls to olefins. Synthesis of β-carotene. Journal of the American Chemical Society 96 (14): 4708–4709. DOI: 10.1021/ja00821a076.
↑ IC Richards. Titanium(IV) Chloride–Zinc, 2001. in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, John Wiley, London.
↑ MG Banwell. Titanium(III) Chloride–Lithium Aluminum Hydride, 2001. in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis John Wiley, London.
↑ Michel Ephritikhine (1998). A new look at the McMurry reaction. Chem. Commun.: 2549–2554.
↑ Borislav Alois Furstner, Borislav Bogdanovic (1996). New developments in the chemistry of low-valent titanium. Angew. Chem. Int. Ed. (35): 2442.
↑ Borislav Bogdanovic, Andreas Bolte (1995). A comparative study of the McMurry reaction utilizing [HTiCl(THF)_0.5)_x, TiCl₃(DME)_1.5-Zn(Cu) and TiCl₂*LiCl as coupling reagents]. J. Organomet. Chem. 502: 109–121. DOI: 10.1016/0022-328X(95)05755-E.
↑ T Mukaiyama, T Sato en J Hanna. Reductive Coupling of Carbonyl Compounds to Pinacols and Olefins by Using TiCl4 and Zn, 1973. in Chem. Lett. blz 1041.
↑ Matthijs K. J. ter Wiel, Richard A. van Delden, Auke Meetsma en BL Feringa (2003). Increased Speed of Rotation for the Smallest Light-Driven Molecular Motor. Journal of the American Chemical Society 125 (49): 15076–15086. DOI: 10.1021/ja036782o.

[1] John E. McMurry, Michael P. Fleming (1974). New method for the reductive coupling of carbonyls to olefins. Synthesis of β-carotene. Journal of the American Chemical Society 96 (14): 4708–4709. DOI: 10.1021/ja00821a076.

[2] IC Richards. Titanium(IV) Chloride–Zinc, 2001. in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, John Wiley, London.

[3] MG Banwell. Titanium(III) Chloride–Lithium Aluminum Hydride, 2001. in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis John Wiley, London.

[4] Michel Ephritikhine (1998). A new look at the McMurry reaction. Chem. Commun.: 2549–2554.

[5] Borislav Alois Furstner, Borislav Bogdanovic (1996). New developments in the chemistry of low-valent titanium. Angew. Chem. Int. Ed. (35): 2442.

[6] Borislav Bogdanovic, Andreas Bolte (1995). A comparative study of the McMurry reaction utilizing [HTiCl(THF)_0.5)_x, TiCl₃(DME)_1.5-Zn(Cu) and TiCl₂*LiCl as coupling reagents]. J. Organomet. Chem. 502: 109–121. DOI: 10.1016/0022-328X(95)05755-E.

[7] T Mukaiyama, T Sato en J Hanna. Reductive Coupling of Carbonyl Compounds to Pinacols and Olefins by Using TiCl4 and Zn, 1973. in Chem. Lett. blz 1041.

[8] Matthijs K. J. ter Wiel, Richard A. van Delden, Auke Meetsma en BL Feringa (2003). Increased Speed of Rotation for the Smallest Light-Driven Molecular Motor. Journal of the American Chemical Society 125 (49): 15076–15086. DOI: 10.1021/ja036782o.