Composti organometallici e loro sintesi

I composti organometallici, o metallorganici, costituiscono una classe di composti chimici che presentano un legame Carbonio-Metallo. Tra i composti organometallici più importanti troviamo i reattivi di Grignard, in cui il metallo è principalmente magnesio, ma possono anche contenere litio, sodio, rame e zinco.

Il legame C-Me è polarizzato a causa dell’elettronegatività del carbonio, che gli conferisce una parziale carica negativa. Questa caratteristica permette al carbonio di agire da nucleofilo, attaccando atomi più elettronegativi come l’alogeno, l’ossigeno o l’azoto, formando così nuovi legami carbonio-carbonio.

I composti organometallici sono fondamentali come punto di partenza per la sintesi di composti più complessi a partire da sostanze semplici.

Proprietà dei composti organometallici

I composti litio-organici e magnesio-organici presentano una parziale carica negativa sul carbonio legato, rendendoli delle basi forti. In presenza di acidi deboli, questi composti si protonano dando luogo alla formazione di un idrocarburo.

Sintesi dei composti litio-organici

Per ottenere i composti litio-organici, è possibile reagire un alogenuro alchilico con il litio in presenza di un solvente non polare come il n-esano, l’etere etilico anidro o il n-pentano. Ad esempio, l’1-bromobutano reagisce con il litio producendo l’n- butillitio e il bromuro di litio. Questi composti possono essere impiegati come iniziatori nella polimerizzazione di elastomeri come il polibutadiene e il copolimero stirene-butadiene.

Analogamente, il clorobenzene può reagire dando il fenillitio, anche conosciuto come litiobenzene, che trova impiego nelle sintesi organiche e come sostituto dei reattivi di Grignard per introdurre gruppi fenilici.

Reattivi di Grignard

I reattivi di Grignard si ottengono dalla reazione di un alogenuro alchilico con il magnesio in presenza di dietiletere anidro o tetraidrofurano. Ad esempio, il bromocicloesano reagisce con il magnesio in presenza di dietiletere per dare il bromuro di cicloesilmagnesio.

Composti di organorame

I composti di organorame possono essere ottenuti per metallazione, cioè scambiando i metalli tra un alogenuro di rame (I) e un composto organometallico. Tipicamente, il gruppo alchilico è di tipo primario. I cuprati sono spesso usati come catalizzatori nelle sintesi organiche e vengono generati in situ. Oltre alle qualità catalitiche, i cuprati vengono utilizzati nelle addizioni 1,4 (reazione di Michael) a chetoni, acidi carbossilici o esteri α-β-insaturi, nonché nelle sostituzioni nucleofile e nelle reazioni di accoppiamento.

Composti zincorganici

I composti zincorganici si ottengono dalla reazione di un alogenuro alchilico con lo zinco in presenza di dietiletere. Questi composti sono meno reattivi dei composti litiorganici e dei reattivi di Grignard nei confronti di aldeidi e chetoni e vengono prevalentemente usati nella reazione di Simmons-Smith, che comporta una ciclizzazione di un alchene.