وصلة هياما

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 17 صور
الموسوعة الحرة

يُعد تفاعل هياما تفاعل اقتران متقاطع محفز بالبلاديوم بين مركبات الأورجانوسيلان والهاليدات العضوية ، ويُستخدم في الكيمياء العضوية لتكوين روابط كربون-كربون . اكتُشف هذا التفاعل عام ١٩٨٨ على يد تاميجيرو هياما وياسوو هاتاناكا كطريقة لتكوين روابط كربون-كربون صناعيًا بانتقائية كيميائية وموضعية عالية . [ ١ ] وقد طُبِّق تفاعل هياما في تخليق العديد من المنتجات الطبيعية . [ ٢ ]

R-سيد3"+R′-X→Pd cat.F-R-R′{\displaystyle {\begin{matrix}{}\\{\ce {{R-SiR''_{3}}+R'-X->[\mathrm {F^{-}} ][{\text{Pd cat.}}]RR'}}\end{matrix}}}
  • R{\displaystyle {\ce {R}}}: أريل، أو ألكينيل، أو ألكينيل
  • R′{\displaystyle {\ce {R'}}}: أريل، ألكينيل، ألكينيل أو ألكيل
  • R"{\displaystyle {\ce {R''}}}: Cl، F أو ألكيل
  • X{\displaystyle {\ce {X}}}: Cl، Br، I أو OTf

تاريخ ردود الفعل

طُوِّر تفاعل هياما للتغلب على المشكلات المرتبطة بكواشف الفلزات العضوية الأخرى . لم يكن هياما أول من أبلغ عن التفاعل الأولي لمركبات السيليكون العضوية، إذ سبق أن أبلغ كومادا عن تفاعل اقتران باستخدام سيليكات الفلور العضوية [ 3 ] الموضح أدناه. ثم اكتشف هياما أن مركبات السيليكون العضوية تتمتع بتفاعل عند تنشيطها بمصدر فلوريد. [ 4 ] [ 5 ] هذا التفاعل، عند دمجه مع ملح البلاديوم، يُنشئ رابطة كربون-كربون مع ذرة كربون محبة للإلكترونات، كما هو الحال في هاليدات المركبات العضوية. بالمقارنة مع المشكلات المتأصلة في كواشف الفلزات العضوية الشائعة الاستخدام، مثل كواشف المغنيسيوم العضوية ( كواشف غرينيارد ) وكواشف النحاس العضوية ، والتي تتميز بتفاعليتها العالية وانتقائيتها الكيميائية المنخفضة، ما يكفي لتدمير المجموعات الوظيفية على كلا الشريكين في التفاعل، فإن مركبات السيليكون العضوية غير نشطة. تُقلل الكواشف العضوية المعدنية الأخرى ، التي تستخدم معادن مثل الزنك والقصدير والبورون ، من مشكلة التفاعل، ولكنها تنطوي على مشاكل أخرى مرتبطة بكل كاشف. فكواشف الزنك العضوية حساسة للرطوبة، ومركبات القصدير العضوية سامة، أما كواشف البورون العضوية فهي غير متوفرة بسهولة، وباهظة الثمن، وغير مستقرة في أغلب الأحيان. أما مركبات السيليكون العضوية فهي متوفرة بسهولة، وعند تنشيطها (مثل مركبات القصدير العضوية أو البورون العضوية) بواسطة الفلورايد أو قاعدة، يمكنها التفاعل مع الهاليدات العضوية لتكوين روابط كربون-كربون بطريقة انتقائية كيميائيًا وموضعيًا. وقد استُخدم التفاعل الذي تم الإبلاغ عنه لأول مرة لربط النيوكليوفيلات السيليكونية العضوية سهلة التحضير (والتنشيط) مع الهاليدات العضوية ( الإلكتروفيلات ) في وجود محفز البلاديوم. [ 1 ] منذ هذا الاكتشاف، تم العمل من قبل مجموعات مختلفة لتوسيع نطاق هذا التفاعل و"إصلاح" المشكلات المتعلقة بهذا الاقتران الأول، مثل الحاجة إلى تنشيط الفلوريد للعضوي السيليكوني.

سابقة اقتران السيليكات لتطوير اقتران هياما [ 3 ]

الآلية

يُفعَّل مركب الأورجانوسيلان باستخدام الفلورايد (على شكل ملح مثل رباعي بوتيل فلوريد الأمونيوم أو رباعي أسيتات فلوريد الأمونيوم ) أو قاعدة لتكوين مركز سيليكون خماسي التكافؤ، وهو مركز قابل للتفكك بدرجة كافية تسمح بكسر الرابطة بين الكربون والسيليكون أثناء خطوة التبادل الفلزي. [ 6 ] يُوضح المخطط العام لتكوين هذا المركب الوسيط الرئيسي أدناه. تحدث هذه الخطوة في الموقع نفسه أو بالتزامن مع الدورة التحفيزية في التفاعل.

تتبع آلية تفاعل هياما دورة تحفيزية، تتضمن: أ) خطوة إضافة تأكسدية ، حيث يُضاف هاليد عضوي إلى البلاديوم مؤكسدًا المعدن من البلاديوم (0) إلى البلاديوم (II)؛ ب) خطوة تبادل فلزي ، حيث تُكسر الرابطة C-Si ويرتبط جزء الكربون الثاني بمركز البلاديوم؛ وأخيرًا ج) خطوة حذف اختزالي ، حيث تتكون الرابطة C-C ويعود البلاديوم إلى حالته الصفرية التكافؤ ليبدأ الدورة من جديد. [ 7 ] تُوضح الدورة التحفيزية أدناه.

الدورة التحفيزية لتفاعل هياما
الدورة التحفيزية لتفاعل هياما

النطاق والقيود

نِطَاق

يمكن تطبيق تفاعل هياما لتكوين روابط C sp² - C sp² (مثل روابط الأريل -أريل) وكذلك روابط C sp² - C sp³ (مثل روابط الأريل- ألكيل ) . وتُحقق عوائد تركيبية جيدة باستخدام تفاعلات اقتران هاليدات الأريل ، وهاليدات الفينيل ، وهاليدات الأليل ، بينما تُعطيمركبات اليوديد العضوية أفضل العوائد.

تم توسيع نطاق هذا التفاعل ليشمل إغلاق الحلقات متوسطة الحجم بواسطة سكوت إي. دنمارك . [ 8 ]

تفاعل هياما كتفاعل لإغلاق الحلقة.
تفاعل هياما كعملية إغلاق الحلقة. تجدر الإشارة إلى أنه في الواقع، سيسود تفاعل جانبي ينتج عنه حلقة مكونة من 10 ذرات كربون عند استخدام هذه الكواشف. [ 8 ]

تم أيضًا إجراء تفاعل اقتران هاليدات الألكيل مع هاليدات السيليكون العضوية كبديللهاليدات السيليكون . تسمح هاليدات السيليكون العضوية بتفاعلات اقتران مع كلوريدات الأريل، وهي وفيرة وأكثر اقتصادية بشكل عام من يوديدات الأريل. [9] يتيح استخدام محفز النيكل الوصول إلى تفاعلات جديدة لهاليدات السيليكون العضوية ثلاثية الفلور، كما ذكر GC Fu وآخرون. [10] يتم اقتران هاليدات الألكيل الثانوية مع هاليدات السيليكون الأريل [11] بعوائد جيدة باستخدام هذا التفاعل.

اقتران هياما المحفز بالنيكل كما اكتشفه جي سي فو وآخرون.

القيود

يُحدّ من تفاعل هياما الحاجة إلى الفلورايد لتنشيط كاشف السيليلالسيليكون [ 12 ] ) ، والتي تُستخدم بكثرة في التخليق العضوي. كما أن أيون الفلورايد قاعدي، لذا قد تتأثر مجموعات الحماية الحساسة للقواعد، والبروتونات الحمضية، والمجموعات الوظيفية بإضافة هذا المنشط. وتركز معظم الأبحاث النشطة المتعلقة بهذا التفاعل على تجاوز هذه المشكلة. وللتغلب عليها، اتجهت العديد من المجموعات البحثية إلى استخدام إضافات قاعدية أخرى للتنشيط، أو استخدام كاشف سيلان

الاختلافات

يستخدم أحد تعديلات تفاعل هياما حلقة سيلاسيكلوبوتان ومصدر فلوريد مُمَيَّأ كما هو موضح أدناه. [ 13 ] يُحاكي هذا استخدام ألكوكسيسيلان/أورجانوسيلانول بدلاً من استخدام ألكيلسيلان. وقد سمحت آلية هذا التفاعل، باستخدام مصدر الفلوريد، بتصميم تفاعلات مستقبلية تتجنب استخدام مصدر الفلوريد.

الحالة الانتقالية المقترحة لتفاعل هياما الدنماركي لمركبات السيلاسيكلوبوتان [ 13 ]

وصلات هياما الخالية من الفلورايد

طُوِّرت العديد من التعديلات على تفاعل هياما لتجنب استخدام مُنشِّط/قاعدة الفلورايد. باستخدام مركبات الأورجانوكلوروسيلان، وجد هياما مخططًا للتفاعل يستخدم هيدروكسيد الصوديوم كمُنشِّط قاعدي. [ 14 ] كما أُبلغ عن تعديلات باستخدام مركبات الألكوكسيسيلان مع استخدام قواعد أضعف مثل هيدروكسيد الصوديوم [ 15 ] وحتى الماء. [ 16 ] وقد أدت دراسة هذه الآليات إلى تطوير تفاعل هياما-دنمارك الذي يستخدم مركبات الأورجانوسيلانول كشركاء في التفاعل.

اقتران هياما المحفز بواسطة هيدروكسيد الصوديوم [ 14 ]

تتضمن فئة أخرى من تفاعلات هياما الخالية من الفلوريد استخدام مُضاف حمض لويس ، مما يسمح باستخدام قواعد مثل K₃PO₄ [ 17 ] ، أو بإجراء التفاعل دون إضافة قاعدة. [ 18 ] [ 19 ] كما ورد أن إضافة عامل مساعد نحاسي تسمح باستخدام عامل تنشيط أقل قوة [ 17 ] ، بل وقد ثبت أنها تُحقق معدل دوران يتم فيه استبدال كل من البلاديوم (II) والنحاس (I) في الدورة التحفيزية بدلاً من إضافة حمض لويس مكافئ (مثل الفضة (I) [ 18 ] أو النحاس (I) [ 19 ] ).

اقتران هياما مع عامل مساعد نحاسي [ 17 ]

اقتران هياما-الدنمارك

يُعد تفاعل هياما -دنمارك تعديلًا لتفاعل هياما، حيث لا يتطلب إضافة الفلورايد لاستخدام مركبات الأورجانوسيلانول والهاليدات العضوية كشركاء في التفاعل. يوضح المخطط العام للتفاعل أدناه استخدام قاعدة برونستد كعامل مُنشط بدلًا من الفلورايد، كما تُستخدم روابط الفوسفين على المركز المعدني. [ 2 ]

المخطط العام لربط هياما-الدنمارك
المخطط العام لربط هياما-الدنمارك

يُعرض مثال محدد لهذا التفاعل باستخدام الكواشف. لو تم استخدام الفلورايد، كما في بروتوكول هياما الأصلي، لكان من المرجح أن يتلف إيثر ثالثي بوتيل ثنائي ميثيل سيليل (TBS) . [ 20 ]

مثال على اقتران السيلانول بدون إضافات الفلورايد [ 20 ]

آلية اقتران هياما-دنمارك

تشير دراسة آلية هذا التفاعل إلى أن تكوين السيلونات هو كل ما يلزم لتنشيط إضافة الأورجانوسيلان إلى مركز البلاديوم. ولا يُشترط وجود سيليكون خماسي التكافؤ، وقد أظهر التحليل الحركي أن هذا التفاعل يعتمد من الرتبة الأولى على تركيز السيلونات. [ 2 ] ويعود ذلك إلى الرابطة الرئيسية المتكونة، وهي رابطة البلاديوم-الأكسجين، خلال خطوة التبادل الفلزي، والتي تسمح بنقل جزء الكربون إلى مركز البلاديوم. وبناءً على هذه الملاحظة، يبدو أن الخطوة المحددة لمعدل التفاعل في هذه الدورة التحفيزية هي تكوين رابطة البلاديوم-الأكسجين، حيث يؤدي ازدياد تركيز السيلونات إلى زيادة معدل هذا التفاعل (مما يدل على تفاعلات أسرع).

الدورة التحفيزية لتفاعل هياما-دنمارك
الدورة التحفيزية لتفاعل هياما-دنمارك

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 هاتاناكا، ي.؛ هياما، ت. (1988). "التفاعل المتقاطع بين مركبات الأورجانوسيلان مع هاليدات عضوية بوساطة محفز البلاديوم وثلاثي (ثنائي إيثيل أمينو) سلفونيوم ثنائي فلورو ثلاثي ميثيل سيليكات". مجلة الكيمياء العضوية . 53 (4): 918-920 . doi : 10.1021/jo00239a056 .
  2. 1 2 3 الدنمارك، SE؛ ريغينز، CS (2008). "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بالبلاديوم للمركبات العضوية السيليكونية وأملاحها: بدائل عملية للطرق القائمة على البورون والقصدير" . مجلة أبحاث الكيمياء . 41 (11): 1486-1499 . doi : 10.1021/ar800037p . PMC 2648401. PMID 18681465 .  
  3. يوشيدا ، ج.؛ تاما، ك.؛ ياماموتو، هـ.؛ كاكوي، ت.؛ أوشيدا، ت.؛ كومادا، م. (1982)، "السيليكات الفلورية العضوية في التخليق العضوي. 14. تكوين رابطة الكربون-كربون المحفز بواسطة أملاح البلاديوم"، Organometallics ، 1 ( 3): 542-549 ، doi : 10.1021/om00063a025
  4. ↑ هياما، ت.؛ أوباياشي، م.؛ موري، إ.؛ نوزاكي، هـ. (1983)، "توليد أنيونات السيليل الخالية من المعادن من ثنائي السيلانات ومحفز الفلوريد. تفاعلات تركيبية مع الألدهيدات و1،3-ديينات"، مجلة الكيمياء العضوية ، 48 (6): 912-914 ، doi : 10.1021/jo00154a043
  5. ↑ فوجيتا، م.؛ هياما، ت. (1988)، "الاختزال الموجه نحو الإريثرو للألكانونات المستبدلة في الموقع ألفا باستخدام الهيدروسيلانات في وسط حمضي"، مجلة الكيمياء العضوية ، 53 (23): 5415-5421 ، doi : 10.1021/jo00258a004
  6. ↑ هياما، ت. (2002)، "كيف اكتشفت تفاعل الاقتران المتقاطع القائم على السيليكون"، مجلة الكيمياء العضوية المعدنية ، 653 ( 1-2 ): 58-61 ، doi : 10.1016/s0022-328x(02)01157-9
  7. ↑ مياورا، ن .؛ سوزوكي، أ. (1995)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بالبلاديوم لمركبات البورون العضوية"، مراجعات كيميائية ، 95 (7): 2457-2483 ، CiteSeerX 10.1.1.735.7660 ، doi : 10.1021/cr00039a007 
  8. 1 2 الدنمارك، SE؛ يانغ، إس.-إم. (2002)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع بمساعدة السيليكون داخل الجزيء: التخليق العام للحلقات متوسطة الحجم التي تحتوي على وحدة ديين 1،3-سيس-سيس"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، 124 (10): 2102-2103 ، Bibcode : 2002JAChS.124.2102D ، doi : 10.1021/ja0178158 ، PMID 11878949 
  9. ↑ جودا، ك.-إ.؛ هاجيوارا، إ.؛ هاتاناكا، ي.؛ هياما، ت. (1996)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع لكلوريدات الأريل مع مركبات الكلوروسيلان العضوية: طرق فعالة للغاية لأريلة أو ألكلة كلوريدات الأريل"، مجلة الكيمياء العضوية ، 61 (21): 7232-7233 ، doi : 10.1021/jo9611172 ، PMID 11667637 
  10. ↑ باول، د.أ.؛ فو، ج.س. (2004)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بالنيكل لكواشف السيليكون العضوية مع بروميدات الألكيل الثانوية غير النشطة"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، 126 (25): 7788-7789 ، Bibcode : 2004JAChS.126.7788P ، doi : 10.1021/ja047433c ، PMID 15212521 
  11. ↑ ستروتمان، ن. أ.؛ سومر، س.؛ فو، ج. س. (2007)، "تفاعلات هياما لهاليدات الألكيل الثانوية المنشطة وغير المنشطة المحفزة بواسطة مركب نيكل/نورإيفيدرين"، Angewandte Chemie International Edition ، 46 (19): 3556-3558 ، doi : 10.1002/anie.200700440 ، PMID 17444579 
  12. ↑ غرين، تي دبليو؛ ووتس، بي جي إم، المجموعات الواقية في التخليق العضوي ، الطبعة الثالثة؛ جون وايلي وأولاده: نيويورك، 1991. ISBN 0471160199
  13. 1 2 الدنمارك، SE؛ ويرلي، د.؛ تشوي، جيه واي (2000)، "تقارب المسارات الميكانيكية في التفاعل المتقاطع المحفز بالبلاديوم (0) بين ألكينيل سيلا سيكلوبوتان وألكينيل سيلانول"، رسائل عضوية ، 2 (16): 2491-2494 ، doi : 10.1021/ol006170y ، PMID 10956529 
  14. 1 2 هاجيوارا، إي.؛ جودا، ك.-إي.؛ هاتاناكا، واي.؛ هياما، تي. (1997)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بهيدروكسيد الصوديوم لمركبات السيليكون العضوية مع هاليدات عضوية: طرق عملية لتكوين ثنائيات الأريل، وألكينيل أريل، وثنائيات الإين المترافقة"، رسائل رباعي السطوح ، 38 (3): 439-442 ، doi : 10.1016/s0040-4039(96)02320-9
  15. ↑ شي، س.؛ تشانغ، ي. (2007)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع الخالية من الفلوريد والمحفزة بواسطة Pd(OAc)2 لأريل سيلوكسانات مع بروميدات الأريل في وسط مائي"، مجلة الكيمياء العضوية ، 72 (15): 5927-5930 ، doi : 10.1021/jo070855v ، PMID 17585827 
  16. ↑ وولف، سي.؛ ليريبور، ر. (2004)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بحمض الفوسفينوس والبلاديوم والمعززة بهيدروكسيد الصوديوم لأريل سيلوكسانات مع كلوريدات وبروميدات الأريل في الماء"، رسائل عضوية ، 6 (7): 1147-1150 ، doi : 10.1021/ol049851s ، PMID 15040744 
  17. 1 2 3 ناكاو، واي.؛ تاكيدا، إم.؛ ماتسوموتو، تي.؛ هياما، تي. (2010)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع من خلال التنشيط الجزيئي الداخلي لمركبات ألكيل (ثلاثي أورجانو) سيلان"، Angewandte Chemie ، 122 (26): 4549-4552 ، Bibcode : 2010AngCh.122.4549N ، doi : 10.1002/ange.201000816
  18. 1 2 هيراباياشي، ك.؛ موري، أ.؛ كاواشيما، ج.؛ سوغورو، م.؛ نيشيهارا، ي.؛ هياما، ت. (2000)، "التفاعل المتقاطع المحفز بالبلاديوم للسيانولات، والسيلانيديولات، والسيلانيتريولات المحفز بأكسيد الفضة (I)"، مجلة الكيمياء العضوية ، 65 (17): 5342-5349 ، doi : 10.1021/jo000679p ، PMID 10993364 
  19. 1 2 نيشيهارا، ي.؛ إيكيغاشيرا، ك؛ هيراباياشي، ك.؛ أندو، J.-I.؛ موري، أ.؛ Hiyama، T. (2000)، “تفاعلات اقتران Alkynylsilanes بوساطة ملح Cu (I): توليفات جديدة من Diynes المترافقة والإيثينات غير المستبدلة”، مجلة الكيمياء العضوية ، 65 (6): 1780–1787 ، دوى : 10.1021/jo991686k ، PMID 10814151 
  20. 1 2 الدنمارك، إس إي؛ سميث، آر سي؛ تشانغ، دبليو تي تي؛ موهوهي، جيه إم (2009)، "تفاعلات الاقتران المتقاطع لسيليانولات عطرية وغير عطرية مع هاليدات عطرية وغير عطرية"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، 131 (8): 3104-3118 ، Bibcode : 2009JAChS.131.3104D ، doi : 10.1021/ja8091449 ، PMC 2765516 ، PMID 19199785