Compuestos organometálicos

Written by José | Last Updated on 21 horas

¿Qué son los compuestos organometálicos?

Los compuestos organometálicos son sustancias en las que un grupo funcional orgánico se enlaza directamente con un metal R—M. La Química de organometales comienza a principios del siglo XX.

Debido a que los metales son electropositivos, los enlaces carbono metal (C—M) presentan un alto grado de carácter iónico. Por tanto, las estructuras de resonancia dipolar contribuyen de forma notable a la estructura de estos compuestos.

Esta polarización de enlace en el compuesto organometálico hace que tengan gran utilidad sintética como nucleófilos en compuestos de adición.

Otros compuestos organometalicos, los organolítio, se empezaron a utilizar después del 1960-1970, debido a un dificultad técnica ya que para su preparación se necesitan atmósferas inertes y ambientes totalmente secos.

A mitad del siglo XX, comienza un gran desarrollo en la química de otros organometálicos, como los de paladio (Pd) y los de cobre (Cu).

Los de paladio catalizan cualquier tipo de reacción orgánica.

Nomenclatura

Se nombran asignando el prefijo al nombre del metal con el nombre del grupo funcional correspondiente.

Los compuestos de boro, estaño y silicio se nombran también como derivados de los hidruros sencillos. En el caso del estaño se puede nombrar como estannano o bien estaño.

En algunos compuestos organometálicos, no todas las valencias del metal se utilizan para enlazarse con el carbono, sino que incluyen enlaces con otros inorgánicos. A estos compuestos se los nombran como derivados orgánicos de la sal inorgánica correspondiente.

Los compuestos del tipo R—MgX se conocen como reactivos de Grignard. Son muy utilizados en Síntesis Orgánica.

Propiedades físicas

La mayoría de los compuetos organometálicos descomponen en agua, pero son solubles en varios disolventes orgánicos apróticos inertes. Los disolventes típicos utilizados con estos compuestos son los éteres y los alcanos.

Métodos de preparación

Reacción de un haluro de alquilo con un metal

Este método es el que más se utiliza para la preparación de compuestos organolíticos y organomagnésicos.

Esta reacción es un ejemplo de mecanismo heterogéneo, es decir, el que ocurre en la interfaz entre dos fases distintas. El haluro de alquilo en solución debe reaccionar con magnesio en la superficie del magnesio sólido. En este género de reacciones, el área superficial y su carácter, son de gran relevancia.

El mecanismo de reacción se puede simplificar de la siguiente manera.

Aunque se llevan a cabo reacciones colaterales entre radicales orgánicos, sin embargo, los rendimientos de R-MgX son elevados.

Los compuestos de alquil-litio se preparan de la misma forma.

Los compuestos organosodio y organopotasio no se preparan así, ya que el producto principal resulta en alcano.

El alcano quizas resulte cuando el alquil-sodio o el alquil-potasio que se forman inicialmente desplazan al haluro de una molécula de haluro de alquilo que no ha reaccionado aún.

Reacción de compuestos organometálicos con sales

Se trata de una reacción de un organometal con una sal para obtener un nuevo organometal y una nueva sal.

Por ejemplo:

o bien para preparar compuestos tetraalquil-silanos

o compuestos dialquil-mercúricos.

Otros métodos de preparación

Los compuestos organometálicos se pueden preparar por reacciones de adición a alquenos.

Otros organometálicos pueden obtenerse tratando otros organometales con metales libres,

o mediante la desproporcionación de dos organometales.

Reactividad de compuestos organometálicos

Hidrólisis

Los compuestos organometálicos en los que el metal presenta un valor de electronegatividad de aproximadamente 1.7 o menos, reaccionan con el agua para dar el hidrocarburo y el hidróxido del metal.

Cuanto más electropositivo sea el metal (valor mejor de electronegatividad) más rápida se lleva a cabo la hidrólisis.

Los alquil-litio, alquil-magnesio, y alquil-aluminio reaccionan violentamente con el agua.

Estos compuestos reaccionan en forma similar a otros compuestos hidroxílicos, tales como los alcoholes y los ácidos carboxílicos.

Una aplicación importante de las reacciones de hidrólisis es la deuteración específica. cuando se efectúa la hidrólisis con agua deuterada (óxido de deuterio, D2O), el producto es un alcano que contiene un deuterio en la posición previamente ocupada por el metal.

Esta reación es un medio muy versatil para elaborar hidrocarburos marcados con deuterio en una posición específica.

Reacción con halógenos

La mayoría de los compuestos organometálicos reaccionan vigorosamente con el cloro (Cl2) y el bromo (Br2).

Esta se puede considerar como una reacción de sustitución electrófila.

Reacción con oxígeno

Los compuestos orgánicos de muchos metales reaccionan rápidamente con el oxígeno. Algunos son tan reactivos que se inflaman instantaneamente en contacto con el aire.

Los alquil-boranos se queman produciendo una llama verde brillante. Debido a esta reactividad, es común efectuar todas las reacciones de organometales en una atmósfera inerte. Por ejemplo, utilizando nitrógeno o argón.

Reacción con otros compuestos organometálicos

Existen nuerosas reacciones de un compuesto organometálico con otro. Por ejemplo, los compuestos de alquil-cobre reaccionan con compuestos de alquil-litio para dar productos conocidos como cupratos. Estos cupratos son de gran utilidad como reactivos en síntesis.

Los cupratos cuando se encuentran en disolución, existen en una forma dimérica o tetramérica.

Usos de los compuestos organometálicos

Son reactivos muy notables para la síntesis de otros compuestos orgánicos. Los más utilizados en este aspecto son los reactivos de Grignard.

Algunas de las reacciones más usadas de los reactivos de Grignard se resumen en el siguiente esquema.

fig-19

Los compuestos de alquil-litio desarrollan también la mayoría de estas reacciones y se utilizan en las mismas cosas.

Los alquil-boranos son igualmente relevantes y la hidroboración es un método muy utilizado para la preparación de alcoholes.

fig-20

También, los compuestos de alquil-mercurio son de gran utilidad como productos intermedios en la formación de alcoholes y éteres.

fig-21

Los compuestos orgánicos de cadmio y los cupratos se emplean, a menudo, para preparar cetonas a partir de haluros de acilo.

fig-22

Problemas resueltos de compuestos organometálicos