Tebbe-reagens

Tebbe-reagens
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van het Tebbe-reagens
	Molecuulmodel van het Tebbe-reagens
Algemeen
Molecuulformule	C13H18AlClTi
IUPAC-naam	μ-chloor[di(cyclopenta-2,4-dien-1-yl)]dimethyl(μ-methyleen)titaniumaluminium
Molmassa	284,60 g/mol
CAS-nummer	67719-69-1
Wikidata	Q416243
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
H-zinnen	H225 - H304 - H314 - H336 - H361d - H373
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P210 - P261 - P280 - P301+P310 - P305+P351+P338 - P310
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vast
Kleur	rood
Goed oplosbaar in	tolueen, benzeen, dichloormethaan, THF
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Het Tebbe-reagens is een organometaalverbinding met de formule Cp₂TiCH₂ClAl(CH₃)₂. Het Tebbe-reagens, genoemd naar de Amerikaanse scheikundige Frederick Nye Tebbe, vindt toepassing in de organische synthese bij de omzetting van de carbonylgroep in een methyleengroep.^[1] Het reagens komt voor als een rode vaste stof, die aan de lucht pyrofoor is. De stof wordt daarom onder een inerte atmosfeer bewaard en verwerkt.

In het Tebbe-reagens treden twee tetraëdrische metaalcentra op: titanium en aluminium, gekoppeld door twee brugvormende liganden: één chloride en één methyleengroep. Aan titanium zijn twee cyclopentadienylringen (C₅H₅, vaak afgekort tot Cp) gekoppeld, aan aluminium komen twee methylgroepen voor. De (Ti-CH₂-Al-Cl)-ring is bijna vlak. Het Tebbe-reagens was de eerste verbinding waarin een methyleengroep als brug optrad tussen een overgangs- (Ti) en een hoofdgroepmetaal (Al).^[2]

Synthese

Het Tebbe-reagens wordt gesynthetiseerd uit titanoceendichloride en trimethylaluminium in tolueen als oplosmiddel:^[2]^[3]

{\ce {Cp2TiCl2 + 2 Al(CH3)3 -> CH4 + Cp2TiCH2AlCl(CH3)2 + Al(CH3)2Cl}}

Na ongeveer 3 dagen kan het product via omkristallisatie geïsoleerd worden. In deze stap wordt het Al(CH₃)₂Cl verwijderd.^[2] Hoewel reacties waarbij het Tebbe-reagens eerst geïsoleerd wordt netter, met minder bijproducten en vaak in hogere opbrengst, verlopen, zijn ook procedures beschreven waarbij het reagens in situ gemaakt en gebruikt wordt.^[4] In plaats van het reagens te isoleren wordt het reactiemengsel gekoeld in een ijsbad of met droogijs, waarna de carbonylverbinding wordt toegevoegd.

Een alternatieve, maar minder makkelijke synthese gaat uit van dimethyltitanoceen, ook bekend als het Petasis-reagens:^[5]

{\ce {Cp2Ti(CH3)2 + Al(CH3)2Cl -> Cp2TiCH2AlCl(CH3)2 + CH4}}

Een nadeel van deze methode is, naast de noodzaak Cp₂Ti(CH₃)₂ bij de hand te hebben, de lastige scheiding van product en niet-gereageerd uitgangsmateriaal.

Reactiemechanisme

Het Tebbe-reagens reageert niet zelf met de carbonylverbinding, maar moet eerst met een zwakke Lewisbase, bijvoorbeeld pyridine, behandeld worden, waarbij het actieve Schrock-carbeen ontstaat.

Analoog aan de Wittig-reactie is de drijvende kracht achter de reactie de oxofiliteit van Ti(IV). Het Schrock-carbeen (1) reageert met de carbonylverbinding (2) waarbij het (gepostuleerde) oxatitanacyclobutaan als intermediair (3) ontstaat. Deze cyclische verbinding is nooit geïsoleerd, waarschijnlijk omdat het meteen uiteenvalt in het gewenste alkeen (5) en titanoceenoxide (4):

Toepassingen

Het Tebbe-reagens wordt in de organische synthese aangewend bij de introductie van de methyleengroep op de plek van een carbonylgroep.^[6]^[7]^[8] Deze omzetting kan ook gerealiseerd worden met behulp van de Wittig-reactie, al is het Tebbe-reagens efficiënter bij met name sterisch niet gehinderde carbonylverbindingen. Het Tebbe-reagens is ook minder basisch dan de Wittig-reagentia, waardoor minder β-eliminatie optreedt.

De carbonylfunctie hoeft niet onder de vorm van een keton aanwezig te zijn. Aldehyden, esters, lactonen en amiden worden ook omgezet. Uit esters en lactonen worden enol-ethers verkregen, amiden leiden tot enamines. In verbindingen met een ester- en een ketongroep reageert het keton selectief als slechts één equivalent reagens gebruikt wordt.

Reactie van een ester- en ketonfunctie met het Tebbe-reagens.

De reactie met het Tebbe-reagens verloopt zonder racemisatie van chirale α-koolstofatomen. Deze eigenschap maakt het Tebbe-reagens bij uitstek geschikt voor reacties in de suikerchemie, waar het behoud van steriochemische integriteit doorgaans essentieel is.^[9]

Met zuurchlorides reageert het Tebbe-reagens afwijkend: in plaats van titanoceenoxide treedt het chloride als leaving group op, waardoor een titaniumenolaat ontstaat:

Zie ook

Bronnen, noten en/of referenties

↑ F. N. Tebbe, G. W. Parshall and G. S. Reddy (1978). Olefin homologation with titanium methylene compounds. J. Am. Chem. Soc. 100 (11): 3611–3613. DOI: 10.1021/ja00479a061.
↑ ^a ^b ^c W.A. Herrmann, The Methylene Bridge Advances in Organometallic Chemistry 1982, 20, 195-197.
↑ D.A. Straus, μ-Chlorobis(cyclopentadienyl)(dimethylaluminium)-μ-methylenetitanium: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley, London, 2000.
↑ L. F. Cannizzo & R. H. Grubbs (1985). In situ preparation of (μ-chloro)(μ-methylene)bis(cyclopentadienyl)(dimethylaluminum)titanium (Tebbe's reagent). J. Org. Chem. 50 (13): 2386–2387. DOI: 10.1021/jo00213a040.
↑ (en) J.F Payack, D.L. Hughes, D. Cai, I.F. Cottrell & T.R. Verhoeven (2004) - Dimethyltitanocene, Organic Syntheses, 10, p. 355
↑ Titanium carbenoid reagents for converting carbonyl groups into alkenes R. C. Hartley, J. Li, C.A. Main, G.J. McKiernan, Tetrahedron 2007, 63, 4825-4864 (Review).
↑ S. H. Pine,Org. React. 1993, 43, 1. (Review)
↑ I. Beadham, J. Micklefield, Curr. Org. Syn. 2005, 2, 231-250. (Review)
↑ A. Marra, J. Esnault, A. Veyrieres & P. Sinay (1992). Isopropenyl glycosides and congeners as novel classes of glycosyl donors: theme and variations. J. Am. Chem. Soc. 114 (16): 6354–6360. DOI: 10.1021/ja00042a010.

[1] F. N. Tebbe, G. W. Parshall and G. S. Reddy (1978). Olefin homologation with titanium methylene compounds. J. Am. Chem. Soc. 100 (11): 3611–3613. DOI: 10.1021/ja00479a061.

[Herrmann-2] W.A. Herrmann, The Methylene Bridge Advances in Organometallic Chemistry 1982, 20, 195-197.

[Strauss-3] D.A. Straus, μ-Chlorobis(cyclopentadienyl)(dimethylaluminium)-μ-methylenetitanium: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley, London, 2000.

[4] L. F. Cannizzo & R. H. Grubbs (1985). In situ preparation of (μ-chloro)(μ-methylene)bis(cyclopentadienyl)(dimethylaluminum)titanium (Tebbe's reagent). J. Org. Chem. 50 (13): 2386–2387. DOI: 10.1021/jo00213a040.

[Payack2002-5] (en) J.F Payack, D.L. Hughes, D. Cai, I.F. Cottrell & T.R. Verhoeven (2004) - Dimethyltitanocene, Organic Syntheses, 10, p. 355

[6] Titanium carbenoid reagents for converting carbonyl groups into alkenes R. C. Hartley, J. Li, C.A. Main, G.J. McKiernan, Tetrahedron 2007, 63, 4825-4864 (Review).

[Pine1993-7] S. H. Pine,Org. React. 1993, 43, 1. (Review)

[Beadham2005-8] I. Beadham, J. Micklefield, Curr. Org. Syn. 2005, 2, 231-250. (Review)

[9] A. Marra, J. Esnault, A. Veyrieres & P. Sinay (1992). Isopropenyl glycosides and congeners as novel classes of glycosyl donors: theme and variations. J. Am. Chem. Soc. 114 (16): 6354–6360. DOI: 10.1021/ja00042a010.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]