α-Phosphonocinnamates ni misombo ya organofosforasi yenye kazi nyingi, yenye kundi la dialkoxyphosphoryl katika nafasi ya α ya kifungo mara mbili cha kaboni-kaboni na kundi la aryl au heteroaryl katika nafasi ya β, na kwa ujumla yenye muundo wa 2-(dialkoxyphosphoryl)-3-(hetero)arylacrylate. Coumarin-3-phosphonates ni misombo iliyo miongoni mwa analogi za mzunguko za kemia hii na hubeba kundi la phosphonate katika nafasi ya 3 ya kiunzi cha coumarin. Mapitio haya yaliyoandaliwa na Igor V. Trushkov, Andrey V. Kuleshov na Vitaly A. Shcherbinin yanakusanya mbinu zilizotengenezwa kwa usanisi wa misombo hii na kulinganisha kwa uchambuzi ni mbinu ipi inayofaa kwa substrati gani na tatizo gani la uteuzi.
Mapitio yanaangazia mikakati mitano ya msingi ya uundaji wa miunganisho ili kufikia α-phosphonocinnamates: kondensheni ya Knoevenagel ya phosphonoacetates na aldehydes au N-tosylimines; kondensheni ya 2-bromophosphonoacetates na aldehydes inayosaidiwa na trialkylarsine; phosphorylation ya radical ya cinnamic esters inayosaidiwa na Mn(III) au Ag(I); hydrophosphonylation ya arylpropiolates inayochochewa na phosphine; na muunganisho wa Heck wa chumvi za aryldiazonium na α-phosphonoacrylates. Njia hizi hufikia bidhaa ileile kwa kuunda vifungo tofauti katika hatua tofauti na si tofauti rahisi za njia moja.
Hitimisho kuu la mapitio ni kwamba hakuna mbinu moja “bora zaidi” ya usanisi inayofaa kwa substrati zote. Kondensheni ya Knoevenagel ndiyo mbinu inayotumiwa zaidi; hata hivyo, mavuno na chemoselectivity hutegemea sana muundo wa kielektroniki wa aldehyde, aina ya amine inayotumiwa, kiyeyusho, kichocheo-shirikishi cha asidi au Lewis acid, na halijoto. Mifumo ya TiCl4/amine mara nyingi hutoa uteuzi wa juu wa (E) na mavuno ya kutegemewa, ilhali hali zinazotegemea (i-PrO)3TiCl zilizotengenezwa na Reetz hujitokeza kwa maandalizi ya isoma za (Z) chini ya udhibiti wa kinetiki.
Kemia ya coumarin-3-phosphonate ni changamani zaidi. Katika salicylaldehydes, kundi la ortho-hydroxy linaweza kushambulia vituo tofauti vya bidhaa ya awali yenye mnyororo wazi, hivyo kutoka kwa malighafi zilezile zinaweza kutokea 3-phosphonocoumarins, 2-phosphacoumarins ambazo pia huitwa [1,2]benzoxaphosphinines, au bidhaa nyingine za pembeni. Mgawanyo wa bidhaa unaweza kubadilika kulingana na kichocheo, kiyeyusho, viungio, hali za ukaushaji na hata, katika baadhi ya majaribio, jiometri ya kifaa cha Dean–Stark. Mfumo wa TiCl4/pyridine hujitokeza kwa chemoselectivity yake ya juu kuelekea coumarin-3-phosphonates; mfumo wa DBU/NaI nao hujitokeza kwa faida yake katika utayarishaji wa 2-phosphacoumarins fulani.
Utafiti huu haukufanya majaribio mapya, haukutoa data mpya wala kulinganisha mbinu moja kwa moja chini ya hali zilezile za maabara. Kwa hiyo, asilimia za mavuno kutoka machapisho tofauti hazipaswi kupangwa kana kwamba ni matokeo ya jaribio moja sanifu. Thamani ya mapitio ni kutathmini mbinu, mekanizimu, matatizo ya uteuzi, taarifa pungufu na matokeo yanayokinzana katika takribani miaka sitini ya fasihi ya usanisi ndani ya mfumo mmoja wa kikemia.
Kwa nini vinylphosphonates ni muhimu?
Vinylphosphonates ni misombo ya organofosforasi ambamo kundi la phosphonate limeunganishwa na kifungo mara mbili cha kaboni-kaboni. Ingawa kundi la phosphonate ni kundi muhimu la kikazi katika kemia ya usanisi, kama mapitio ya chanzo yanavyosisitiza, likiwa peke yake ni kundi linalovuta elektroni kwa udhaifu kiasi. Kwa hiyo, kifungo cha C=C kilichoamilishwa na phosphonate pekee kinaweza kuonyesha reactivity ndogo kwa nyongeza ya nucleophilic na baadhi ya athari za cycloaddition.
Kundi la ziada linalovuta elektroni katika nafasi ya α ya kifungo mara mbili, hasa kazi ya ester inapoongezwa, huongeza upungufu wa elektroni. Hii ni mojawapo ya sababu kuu za thamani ya usanisi ya α-phosphonocinnamates: katika molekuli ileile kuna kazi za phosphonate, ester, kundi la aryl/heteroaryl na alkene iliyoamilishwa. Muundo kama huo unaweza kuwa kizuizi-jengo cha usanisi chenye kazi nyingi kwa nyongeza za Michael zinazofuata, cyclopropanations na athari mbalimbali za kutengeneza pete.
Nafasi za “α” na “β” zinamaanisha nini?
Kaboni iliyo karibu moja kwa moja na kundi la carbonyl kwa kawaida huitwa α-carbon, na kaboni inayofuata huitwa β-carbon. Katika kiunzi cha msingi cha α-phosphonocinnamate kinachochunguzwa, kundi la phosphonate liko kwenye α-carbon, huku kundi la aryl au heteroaryl likiwa kwenye kaboni nyingine ya alkene. Mpangilio huu huathiri usambazaji wa elektroni na pia ni kaboni ipi itakayoonyesha tabia ya electrophilic katika athari zinazofuata.
Phosphonate na phosphate si kitu kilekile
Katika miundo ya phosphonate, fosforasi imeunganishwa moja kwa moja na kiunzi cha kaboni cha kikaboni kwa kifungo cha P–C. Katika esta za phosphate, kundi la kikaboni kwa kawaida huunganishwa na fosforasi kupitia oksijeni. Misombo ya msingi katika mapitio haya ni phosphonates; istilahi phosphate na phosphonate hazipaswi kutumiwa kwa kubadilishana.
Coumarin-3-phosphonate ni nini?
Coumarin ni kiunzi cha heterosiklo chenye oksijeni cha aina ya α-pyrone kilichounganishwa na pete ya benzene. Katika coumarin-3-phosphonates, kazi ya phosphonate iko katika nafasi ya 3 ya mfumo huu wa heterosiklo. Mapitio yanashughulikia miundo hii si tu kama darasa huru la misombo bali pia kama analogi za mzunguko za kemia ya α-phosphonocinnamate.
2-Phosphacoumarin ni nini?
Katika miundo ya [1,2]benzoxaphosphinine, ambayo pia huitwa 2-phosphacoumarin katika chanzo, atomi ya fosforasi ni sehemu ya moja kwa moja ya heterocycle. Kwa hiyo, kimuundo ni tofauti na coumarin-3-phosphonate: katika coumarin-3-phosphonate, phosphonate ni substituent, ilhali katika 2-phosphacoumarin fosforasi iko ndani ya kiunzi cha heterosiklo.
Isoma za (E) na (Z) zinamaanisha nini?
Kwa kuwa hakuna mzunguko huru kuzunguka kifungo mara mbili cha C=C, mwelekeo wa jamaa wa substituents unaweza kuunda isoma tofauti za kijiometri. Kwa mujibu wa kanuni za kipaumbele za CIP, ikiwa makundi yenye kipaumbele cha juu yako pande tofauti za kifungo mara mbili, hupewa ufafanuzi wa (E); ikiwa yako upande mmoja, hutumiwa ufafanuzi wa (Z). Katika usanisi wa α-phosphonocinnamate, uwiano wa (E)/(Z) si maelezo ya kimuundo pekee; ni sehemu kuu ya uchaguzi wa mbinu kwa sababu unaweza kuathiri reactivity inayofuata na matumizi ya usanisi ya bidhaa.
Tofauti kati ya chemoselectivity na diastereoselectivity
Chemoselectivity inaeleza ni mabadiliko gani ya kikemia kati ya mabadiliko mbalimbali yanayowezekana ambayo mfumo wa athari unapendelea. Kwa mfano, katika athari ya phosphonoacetate na aldehyde, kutokea kwa bidhaa ya Horner–Wadsworth–Emmons badala ya bidhaa lengwa ya Knoevenagel ni tatizo la chemoselectivity. Katika salicylaldehydes, kutokea kwa mgawanyo wa bidhaa kati ya α-phosphonocinnamate ya mnyororo wazi, coumarin-3-phosphonate na 2-phosphacoumarin pia ni tatizo la chemoselectivity.
Diastereoselectivity ni upendeleo wa diastereomer moja kuliko nyingine kati ya diastereomers zenye mpangilio uleule wa miunganisho lakini mpangilio tofauti wa anga. Katika mapitio haya, uwakilishi unaotumiwa mara nyingi zaidi ni uwiano wa (E)/(Z). Usemi “dr 95:5” unaonyesha kwamba diastereomer moja ipo takribani mara 19 zaidi kuliko nyingine; hata hivyo, ni isoma ipi inayotawala lazima isomwe kutoka kwenye rekodi ya athari husika.
Mikakati mitano mikuu ya uundaji wa miunganisho ya usanisi katika mapitio
1. Kwa nini kondensheni ya Knoevenagel ndiyo mbinu inayotumiwa zaidi?
Kondensheni ya Knoevenagel kwa ujumla ni darasa la athari ambamo kiwanja chenye kundi la methylene amilifu huungana na kiwanja cha carbonyl cha aina ya aldehyde au ketone na kupoteza maji ili kuunda kifungo cha C=C. Hapa, kiwanja cha methylene amilifu ni phosphonoacetate. Protoni za kaboni iliyo kati ya makundi ya phosphonate na ester zina asidi kwa kiasi; spishi ya nucleophilic inayotokea chini ya athari ya base inaweza kushambulia kaboni ya carbonyl ya aldehyde, na hatua zinazofuata za elimination zinaweza kuunda alkene lengwa.
Katika mwanzo wa kihistoria wa mbinu hii, iliripotiwa kwamba kupasha benzaldehyde na ethyl (diethoxyphosphoryl)acetate katika acetic anhydride kwa 160–170 °C kulitoa bidhaa lengwa kwa mavuno hadi %40. Katika jaribio la baadaye la kurudia, mavuno yalikuwa %12 tu na ubadilishaji wa benzaldehyde takribani %16. Matumizi ya piperidine yaliboresha athari; chini ya hali ya saa 5 katika ethanol, bidhaa lengwa ilipatikana kwa mavuno ya %40, na pamoja nayo bidhaa ya pembeni iliyotokana na nyongeza ya Michael ya phosphonoacetate kwenye bidhaa lengwa ya Knoevenagel ilitengwa kwa mavuno ya %10.
Takribani %3.2 piperidine na %1.6 acetic acid zilipotumiwa katika benzene na maji kuondolewa kwa azeotropiki, mavuno ya %70 yalifikiwa katika mfano wa benzaldehyde, lakini 4-nitrobenzaldehyde haikuonyesha tabia hiyo hiyo: chini ya hali ya ethanol, badala ya bidhaa lengwa yenye fosforasi, ethyl 4-nitrocinnamate, ambayo ni bidhaa ya Horner–Wadsworth–Emmons, iliundwa kwa mavuno ya %83. Mfano huu unaonyesha mojawapo ya ujumbe mkuu wa mapitio: mfumo uleule wa phosphonoacetate unaweza kuhamia kwenye njia tofauti ya athari muundo wa kielektroniki wa aldehyde unapobadilika.
Kwa nini athari ya Horner–Wadsworth–Emmons ni njia shindani?
Athari ya Horner–Wadsworth–Emmons (HWE) ni mbinu ya olefination ambamo carbanions zilizostabilishwa na phosphonate huathiriana na aldehydes au ketones na kuunda alkene. Katika lengo la Knoevenagel, kundi la phosphonate linakusudiwa kubaki kwenye bidhaa, ilhali katika njia ya HWE kundi lenye fosforasi hushiriki katika mchakato wa elimination na hutokea bidhaa ya alkene isiyo na fosforasi. Kwa hiyo, ingawa michakato miwili hutumia malighafi zilezile, matokeo yake ya usanisi ni tofauti kabisa.
Mapitio yanaonyesha kwamba ushindani wa HWE unaweza kuongezeka hasa katika aldehydes zenye upungufu wa elektroni. Kwa mfano, 4-nitrobenzaldehyde na trimethyl phosphonoacetate chini ya piperidine hutoa bidhaa lengwa ya Knoevenagel kwa %47 na bidhaa ya HWE kwa %19, ilhali triethylamine ilipotumiwa bidhaa ya HWE pekee ndiyo iliyoonekana. Kiasi cha triethylamine kilipoongezwa, mavuno ya bidhaa ya HWE yaliongezeka kutoka %16 hadi %70.
Kwa nini amines za sekondari na za tershiari hazitoi matokeo yaleyale?
Kulingana na modeli ya mekanizimu inayojadiliwa katika mapitio, amines za tershiari haziwezi kushambulia kaboni ya carbonyl ya aldehyde na kuunda kiambatani cha kati thabiti cha nyongeza ya amine; badala yake, hu-deprotonate phosphonoacetate na kuunda jozi ya ioni. Spishi ya nucleophilic inayoundwa inaweza kuongezwa kwa aldehyde; shambulio la intramolecular la kundi la alkoxide kwa fosforasi linaweza kupelekea kiambatani cha kati kinachofanana na oxaphosphetane na hatimaye bidhaa ya HWE.
Amines za sekondari, kwa upande mwingine, zinaweza kufungua njia tofauti kwa kuwa zinaweza kuongezwa moja kwa moja kwenye kaboni ya carbonyl. Katika mekanizimu inayowezekana iliyoelezwa kwenye mapitio, bidhaa ya Knoevenagel huundwa kupitia kiambatani cha kati cha tetrahedral, uhamishaji wa protoni na miundo ya kati yenye amine. Njia hii inaweza kutawala hasa katika aldehydes zenye substituent inayotoa elektroni. Hata hivyo, kwa kuwa makundi yanayotoa elektroni yanaweza pia kupunguza kasi ya shambulio la nucleophilic kwenye carbonyl, nucleophilicity ya amine huwa muhimu; hali hii imetumiwa kueleza kwa nini pyrrolidine ni yenye ufanisi zaidi kuliko piperidine katika baadhi ya mifano.
Aldehydes zenye elektroni nyingi na zenye upungufu wa elektroni hutendaje?
Katika uchunguzi mpana wa substrati wa mfumo wa piperidine/acetic acid katika toluene, baadhi ya aldehydes za aromatiki zenye elektroni nyingi zilitoa mavuno makubwa: 4-hydroxybenzaldehyde %86, pyrrole-2-carbaldehyde %77 na furfural %70. Benzaldehyde ilitoa %55, p-tolualdehyde %65; 4-fluoro- na 4-bromobenzaldehydes zilitoa %50, na 4-chlorobenzaldehyde %45. Katika 4-trifluoromethyl-, 4-cyano- na 4-nitrobenzaldehydes zenye upungufu wa elektroni, mavuno yalipungua hadi %40, %36 na %30 mtawalia.
Hata hivyo, uhusiano wa muundo–reactivity si wa moja kwa moja kabisa. Anisaldehyde ilitoa mavuno ya chini yasiyotarajiwa ya %35 na mesitaldehyde %20. Diastereoselectivity kwa kawaida ilikuwa katika safu ya 86:14–95:5 ikipendelea isoma ya (E), ilhali pyrrole-2-carbaldehyde ilitoa zaidi bidhaa ya (Z); uwiano wa (E)/(Z) uliripotiwa kuwa 31:69. Kwa sababu ya tofauti hizi, kanuni ya jumla kwamba “aldehyde yenye elektroni nyingi ni bora zaidi” haiwezi kuwekwa.
Kwa nini N-tosylimines ni mbadala muhimu?
Matumizi ya N-tosylimine badala ya aldehyde yameongeza kwa kiasi kikubwa ufanisi wa athari katika baadhi ya mifumo. Imeripotiwa kwamba athari ya triethyl phosphonoacetate na N-tosylimines katika THF mbele ya t-BuOK kwa 60 °C inaweza kutoa bidhaa yenye uteuzi wa juu wa (E) ndani ya dakika 2 tu. Katika mfano uliotayarishwa kwa N-tosylimine ya anisaldehyde, bidhaa ilipatikana kwa mavuno ya %84.
Katika mfano wa kuvutia zaidi, N-tosylimine na phosphonoacetates katika DMSO, bila kichocheo cha kawaida cha base au acid na mbele ya molecular sieve ya 4 Å pekee, zilitoa mavuno ya %85 na %88 na uwiano wa diastereomer wa 96:4 na 94:6 mtawalia. Mapitio yanahusisha matokeo haya na uwezekano wa tosylimines kuwa reactive zaidi kuliko aldehydes zinazolingana.
Kwa nini LiH hufanya kazi katika baadhi ya ketones?
Kichocheo rahisi cha amine kwa ujumla kimeshindwa katika ketones zisizoamilishwa kama acetophenone. Kwa upande mwingine, LiH kama base yenye nguvu inaweza kuwezesha uundaji wa spishi za enolate zenye reactivity kutoka kwa baadhi ya methyl ketones. Katika athari ya aryl methyl ketone isiyo na kituo mbadala cha electrophilic pamoja na equivalents 3 za phosphonoacetate na equivalents 6 za LiH katika THF chini ya reflux, bidhaa lengwa za Knoevenagel zilitayarishwa kama isoma moja ya (E) kwa mavuno ya %71–74.
Hata hivyo, katika mfano wa 2-acetyl-5-methylfuran, alkene lengwa pekee haikuundwa. Wakati shambulio la enolate kwenye kaboni ya carbonyl lilitoa bidhaa ya Knoevenagel, shambulio kwenye nafasi ya C(5) ya pete ya furan lilisababisha bidhaa za cyclopenta[d][1,2]oxaphosphole. Katika chapisho la zamani linalohusika, stereochemistry ya bidhaa 25 iliandikwa kama (E) kwenye mchoro na kama (Z) katika jina la majaribio. Waandishi wa mapitio walitathmini, kwa kutegemea data ya spectral iliyowasilishwa, kwamba huenda kuna kosa la uandishi katika jina; tafsiri hii si uthibitisho mpya wa majaribio.
Mifumo ya base + carboxylic acid
Piperidine na benzoic acid zilipotumiwa pamoja, mavuno ya α-phosphonocinnamate katika safu ya %26–69 yaliripotiwa katika athari za aldehydes mbalimbali na triethyl phosphonoacetate; acetophenone, benzophenone na fluorenone hazikuitikia. Katika sehemu ya tafiti hizi za zamani, uwiano wa (E)/(Z) haukuripotiwa.
Ufanisi wa mifumo ya piperidine/acetic acid na pyrrolidine/acetic acid hubadilika kulingana na elektroniki ya substrati. Mapitio yanaeleza kwamba kwa aldehydes zenye upungufu wa elektroni, %5–10 mol piperidine na %20 acetic acid katika benzene; na kwa aldehydes zenye elektroni nyingi, mchanganyiko wa pyrrolidine/acetic acid kwa kawaida huwa bora zaidi. Hata hivyo, hii si kanuni kamili.
Kwa nini mbinu ya Krawczyk–Albrecht ni muhimu?
Wakati bidhaa safi ya kijiometri ya (E) inahitajika, mojawapo ya mbinu ambazo mapitio yanaangazia hasa ni kutumia 2-(diethoxyphosphoryl)acetic acid badala ya ester ya phosphonoacetate. Aldehydes zilikondensishwa na asidi hii mbele ya β-alanine (%10 mol) na acetic acid (%27 mol). Uwiano wa awali wa (E)/(Z) wa bidhaa za α-phosphonocinnamic acid ulikuwa takribani 6:1.
Mchanganyiko huu ulibadilishwa kuwa chumvi ya kioo kwa dicyclohexylamine na isoma ya (E) ikatenganishwa kimwili. Baadaye, kwa ion-exchange chromatography, asidi safi za (E) kwa upande wa diastereomer zilipatikana tena kwa mavuno karibu ya kiasi kamili.
| Kundi la aryl | Chumvi ya (E)-dicyclohexylammonium (%) | Asidi ya (E) (%) |
|---|---|---|
| 3,4-(MeO)2C6H3 | 71 | 92 |
| 3,4-(OCH2O)C6H3 | 75 | 94 |
| 4-MeOC6H4 | 73 | 93 |
| 4-MeC6H4 | 76 | 95 |
| 4-BrC6H4 | 77 | 94 |
| 4-O2NC6H4 | 82 | 96 |
| 3-O2NC6H4 | 74 | 91 |
| 2-furyl | 67 | 89 |
| 5-Me-2-furyl | 70 | 91 |
Mapitio yanaichukulia njia hii kuwa chaguo linalofaa kwa utayarishaji wa isoma ya (E) iliyo safi kijiometri na kwa kuongeza kiwango cha uzalishaji. Tathmini hii haimaanishi kwamba mavuno yaleyale yanahakikishwa kwa substrati zote.
Base + Lewis acid: mkabala wa TiCl4/amine
Matumizi ya Lewis acid badala ya Brønsted acid yanaweza kubadilisha chemoselectivity ya mabadiliko ya Knoevenagel. Mifumo muhimu zaidi katika mapitio ni michanganyiko ya derivatives za titanium(IV) na amines. Katika maelezo yaliyopendekezwa, amine ya tershiari hu-deprotonate phosphonoacetate kwa ufanisi, huku Ti(IV) ikiweza ku-complex kiambatani cha kati chenye tabia ya alkoxide na kukandamiza uundaji wa oxaphosphetane unaopeleka kwenye njia ya HWE.
Mfumo wa TiCl4/N-methylmorpholine (NMM) wa Lehnert umetoa α-phosphonocinnamates kutoka kwa aldehydes rahisi za aromatiki kwa mavuno ya kati hadi juu na uteuzi mkubwa wa (E). Katika mifano iliyotumia phosphonoacetates zenye shughuli ya macho, mavuno ya bidhaa ya %78–97 na uwiano wa (E)/(Z) wa takribani 9:1 yameripotiwa kwa 0 °C. Katika mfano wa benzaldehyde, mavuno ya %87 na diastereoselectivity hadi 96:4 yaliripotiwa kwa mchanganyiko wa THF/CCl4.
Hata hivyo, pia inaonekana kwamba matokeo ya kiasi kati ya machapisho hayafanani kabisa. Katika kurudiwa kwa 4-chlorobenzaldehyde na triethyl au trimethyl phosphonoacetate kwa mkabala uleule wa jumla wa TiCl4/NMM, mavuno ya %65 yaliripotiwa, thamani ambayo ilikuwa pointi 21 za asilimia chini kuliko katika utafiti wa awali. Mapitio hayapuuzi tofauti za aina hii na yanaonyesha kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwamba mavuno ya fasihi si dhamana kamili wakati wa kuchagua mbinu.
Isoma za (E) na (Z) zinadhibitiwaje katika usanisi wa α-phosphonocinnamate?
Kulingana na mapitio ya chanzo, protokali nyingi za TiCl4/amine Knoevenagel hupendelea bidhaa ya (E), ilhali mkabala wa Reetz ambao huunda chumvi ya phosphonoacetate kwa NaH na kuendesha athari kwa (i-PrO)3TiCl unaweza kutoa bidhaa ya (Z) kwa uteuzi chini ya hali za kinetiki; halijoto ya chini huimarisha uteuzi wa (Z), wakati kuongezeka kwa halijoto na uchafu wa oxide/hydroxide wenye asili ya base kunaweza kurahisisha ubadilishaji wa bidhaa ya (Z) kuwa isoma ya (E) iliyo thabiti zaidi thermodynamically.
Udhibiti wa kinetiki na thermodynamic katika mbinu ya Reetz
Triethyl phosphonoacetate kwanza ili-deprotonatiwa kwa NaH, na chumvi iliyoundwa ikatibiwa kwa chlorotriisopropoxytitanium [(i-PrO)3TiCl] na kisha aldehyde. Chini ya hali zinazofaa, isoma ya (Z) ilipatikana kama bidhaa kuu. Imeelezwa hasa kwamba kuwepo kwa NaOH au Na2O ndani ya NaH hurahisisha isomerization ya (Z) → (E).
Chini ya hali ya equivalents 2 za (i-PrO)3TiCl/Et3N na 0 °C, baadhi ya bidhaa za (Z) zilipatikana kwa mavuno ya %78, %89 na %72, lakini pia kulikuwa na isoma ya (E) kwa kiwango cha %5–10. Kwa equivalent moja ya triethylamine na halijoto ya kawaida, isoma ya (E) ilitawala kwa uwiano wa takribani 90:10.
Athari ya halijoto ilikuwa wazi zaidi katika phosphonoacetates zenye shughuli ya macho: kwa −78 °C bidhaa fulani ya (Z) iliundwa kama isoma pekee, ilhali kwa 0 °C mchanganyiko wa takribani 1:1 wa (E)/(Z) ulipatikana. Mapitio yanafasiri uchunguzi huu katika mfumo kwamba bidhaa ya (Z) ni bidhaa ya kinetiki na bidhaa ya (E) ni bidhaa ya thermodynamic.
2. Uundaji wa radical wa kifungo C–P: phosphorylation ya cinnamic esters
Katika mkakati wa Knoevenagel, kiunzi cha kaboni chenye phosphonate hutumiwa tangu mwanzo wakati kifungo cha C=C kinaundwa. Katika mkabala wa radical phosphorylation, kwa upande mwingine, kifungo kipya cha C–P huongezwa kwenye kifungo mara mbili kilichopo tayari cha cinnamic ester.
Mn(OAc)3 inaweza ku-oxidize dialkyl phosphite na kuunda radical ya dialkylphosphoryl. Katika mekanizimu iliyopendekezwa, radical hii huongezwa kwenye kifungo cha C=C cha cinnamic ester; radical yenye kituo cha kaboni inayotokea hu-oxidishwa tena kuunda carbocation, na deprotonation hutoa α-phosphonocinnamate lengwa.
Ethyl cinnamate na derivative yake ya 4-methoxy chini ya hali ya Mn(III) zilitoa bidhaa za (E) pekee kwa mavuno ya %77 na %73 mtawalia, ilhali derivative ya 4-nitro ilibaki kwenye mavuno ya %37. Hivyo, mkabala wa Mn(OAc)3 unaonekana kufanikiwa zaidi kwa cinnamates zenye elektroni nyingi.
Radical phosphorylation iliyoendeshwa katika THF kwa 70 °C kwa AgNO3/Mg(NO3)2·6H2O na mionzi ya microwave ilionyesha tabia inayokamilishana ya substrati; ilitoa matokeo bora zaidi kwa cinnamates zenye makundi yanayovuta elektroni kuliko mifumo yenye elektroni nyingi. Kwa hiyo, mapitio yanatathmini mbinu za Mn(III) na Ag(I) si kama matoleo yaliyo bora au dhaifu moja kwa moja kuliko nyingine, bali kama mikabala inayokamilishana inayohudumia elektroniki tofauti za substrati.
3. Hydrophosphonylation ya arylpropiolates inayochochewa na phosphine
Arylpropiolates ni esters zenye kifungo mara tatu cha kaboni-kaboni. Katika mbinu inayochochewa na phosphine, phosphine kwanza hufanya shambulio la nucleophilic kwenye kifungo mara tatu cha propiolate na kuunda kiambatani cha kati cha zwitterionic. Protoni huhamishwa kutoka phosphite kwenda kwenye kituo hiki cha anionic; anion ya phosphite inayoundwa hushambulia kiambatani cha kati cha alkenylphosphonium. Baada ya phosphonium ylide, uhamishaji wa protoni na kuondoka kwa phosphine, mfumo hubadilika kuwa α-phosphonocinnamate.
Sifa muhimu ya njia hii ni kuwa mbadala wa redox-neutral wenye uchumi mkubwa wa hatua. Chanzo pia kinaeleza kwamba mabadiliko hayohayo hayakutokea kwa nucleophiles za nitrojeni kama DABCO, DBU au Et3N; yaani, jukumu la phosphine si athari ya jumla ya “base yoyote”.
4. Kondensheni inayosaidiwa na trialkylarsine
Kondensheni ya 2-bromophosphonoacetates na aldehydes mbele ya tributylarsine ilitoa mavuno katika safu ya %71–92 na isoma za (E) pekee. Mbinu hii ina faida kwa kuwa inaweza kutekelezwa bila kiyeyusho, hutoa mavuno mazuri na stereoselectivity kubwa, na inaweza kufanya kazi na substrati nyeti kwa asidi/base.
Hata hivyo, hasara kubwa ambayo mapitio yanaisisitiza ni sumu ya tributylarsine. Kwa hiyo, “mavuno makubwa” hayafanyi mbinu kuwa chaguo bora kiotomatiki; usalama na ufaafu wa kiutendaji pia lazima uzingatiwe katika uchaguzi wa mbinu.
5. Muunganisho wa Heck
Katika mkabala mwingine wa konverjenti, chumvi za aryldiazonium ziliingizwa katika muunganisho wa Heck unaochochewa na palladium pamoja na α-phosphonoacrylates ili kutayarisha trimethyl α-phosphonocinnamates. Kwa kuwa mkakati huu hauhitaji kundi la aryl liwe tayari katika umbo la aldehyde, unaweza kutumia chumvi za diazonium zinazotokana na anilines zinazopatikana kwa urahisi kama sehemu ya kuingilia katika usanisi.
Njia nyingine maalumu zaidi za α-phosphonocinnamate
Mapitio pia yanajumuisha utayarishaji wa β-methoxy-α-phosphonocinnamate kwa methylation ya 2-benzoylphosphonoacetate na usanisi kwa mavuno ya %68 wa derivative ya 1,4-zwitterionic yenye mgawanyiko mkubwa wa chaji kutoka kwa athari ya orthoamide na triethyl phosphonoacetate. Hizi si protokali za ulimwengu zinazochukua nafasi ya mbinu tano kuu, bali ni mifano maalumu ya usanisi kwa malengo fulani ya kimuundo.
Kwa nini bidhaa tofauti za coumarin zenye fosforasi zinaweza kuundwa kutoka salicylaldehydes?
Katika salicylaldehydes, kazi ya OH iliyo katika nafasi ya ortho ya kundi la carbonyl inaweza kufanya shambulio la intramolecular kwenye zaidi ya kituo kimoja cha electrophilic katika kiambatani cha kati cha phosphonoacrylate chenye mnyororo wazi kinachoundwa kwanza; kulingana na modeli iliyowasilishwa katika mapitio, shambulio la kundi la OH la kiambatani cha kati chenye mnyororo wazi cha (E) kwenye sehemu ya ester linaweza kuelekea 3-phosphonocoumarin, huku shambulio la kundi la OH la kiambatani cha kati cha (Z) kwenye kituo cha fosforasi likielekea 2-phosphacoumarin. Kwa sababu hiyo, kichocheo, kiyeyusho, viungio, hali za ukaushaji na substituents za awali zinaweza kubadilisha sana mgawanyo wa bidhaa.
Mgawanyiko wa bidhaa katika kemia ya salicylaldehyde
Kwa nini TiCl4/pyridine ina nafasi maalumu?
Katika ulinganisho uliofanywa na Rodios na wenzake kwa michanganyiko mbalimbali ya salicylaldehyde na phosphonoacetate, mfumo wa TiCl4/pyridine katika THF ulitoa tu darasa la bidhaa za coumarin-3-phosphonate katika michanganyiko iliyojaribiwa. Matokeo haya yanaonyesha kwamba mbinu ina nguvu kwa upande wa chemoselectivity.
Hata hivyo, chemoselectivity na mavuno makubwa si kitu kilekile. Katika Jedwali 3 la chanzo, katika baadhi ya mifano ya TiCl4/pyridine, mavuno ya coumarin-3-phosphonate yalifikia %81 au %71, ilhali katika mfano mmoja wenye substituent ya diethylamino yalikuwa %3 tu. Kwa hiyo, usemi “bidhaa lengwa pekee ndiyo inayoundwa” haumaani “bidhaa lengwa inaundwa kwa mavuno makubwa”.
Kwa nini piperidine/acetic acid inaweza kutoa mchanganyiko?
Piperidine na acetic acid zilipotumiwa chini ya reflux ya toluene, baadhi ya athari za salicylaldehyde/phosphonoacetate ziliunda coumarin-3-phosphonate 54 na 2-phosphacoumarin 57 kwa pamoja. Kulingana na maelezo ya mekanizimu ya mapitio, kiambatani cha kati cha kwanza chenye mnyororo wazi cha (E) kinaweza kuunda 3-phosphonocoumarin kwa shambulio la kundi la OH kwenye sehemu ya ester; kiambatani cha kati cha (Z) kinaweza kuelekea 2-phosphacoumarin kupitia shambulio la kundi la OH kwenye atomi ya fosforasi.
Chanzo kinaonyesha hasa kwamba uteuzi hautegemei jina la kichocheo pekee. Viungio kama acetic acid, β-alanine na molecular sieves; mkusanyiko wa suluhisho; substituents za substrati; na hata umbali wa trap ya Dean–Stark kutoka flask ya athari vimeweza kuathiri mgawanyo wa bidhaa.
Ufikiaji wa 2-phosphacoumarin kwa DBU/NaI
Baada ya ethyl (diphenylphosphoryl)acetate kutibiwa kwa DBU na NaI, kuongezwa kwa salicylaldehyde kulitoa 2-phosphacoumarin pamoja na bidhaa ya HWE. Baada ya saa 1.5 kwa 0 °C, 2-phosphacoumarin iliundwa kwa mavuno ya %33 na bidhaa ya HWE kwa %37, katika kiasi takribani sawa.
Halijoto iliposhushwa hadi −78 °C na muda kuongezwa hadi saa 2, uwiano ulihamia takribani 5:1 ukipendelea 2-phosphacoumarin; phosphacoumarin ilipatikana kwa mavuno ya %61 na bidhaa ya HWE kwa %12. Mapitio yanatathmini hali hizi kama mbinu inayojitokeza kwa ufikiaji wa 2-phosphacoumarin.
Ni nini kinaweza kufanywa ikiwa α-phosphonocinnamate ya mnyororo wazi yenye ortho-hydroxy ndiyo lengo?
Kwa kuwa kundi huru la ortho-OH hushiriki kwa urahisi katika cyclization ya intramolecular, matumizi ya moja kwa moja ya salicylaldehyde hufanya utenganishaji wa bidhaa ya mnyororo wazi kuwa mgumu. Tatizo hili linaweza kushughulikiwa kwa kulinda kwa muda kundi la phenolic OH.
Kwa mfano, 2-(methoxymethoxy)benzaldehyde na phosphonoacetate zilipoingizwa kwenye athari katika toluene chini ya %4 mol piperidine na %20 mol acetic acid, phosphonocinnamate ya mnyororo wazi iliundwa kama mchanganyiko wa 95:5 (E)/(Z), na isoma safi ya (E) ilitengwa kwa mavuno ya %65. Baadaye, kundi la kinga linaweza kuondolewa na, inapohitajika, kemia inayofuata ya coumarin inaweza kufanywa.
Phosphorylation ya moja kwa moja ya coumarin iliyotayarishwa awali
Usanisi wa coumarin-3-phosphonate hautegemei kondensheni ya salicylaldehyde pekee. Mbinu mbalimbali za oxidative na catalytic zimetengenezwa ili kuunda moja kwa moja kifungo cha C–P katika nafasi ya C3 ya pete ya coumarin iliyotayarishwa awali.
| Mkabala | Reagent/kichocheo kikuu | Utendaji au sifa kuu iliyotolewa katika chanzo | Kikomo muhimu |
|---|---|---|---|
| Radical phosphorylation ya Mn(III) | Mn(OAc)3 + dialkyl phosphite, AcOH | Katika mfano wa kwanza 5,7-dimethoxy-4-methylcoumarin → bidhaa %87 | Huhitaji oxidant ya stoichiometric |
| Mfumo wa Ag(I)/Mg | AgNO3/Mg(NO3)2 | Kwa ujumla %45–65 | Mavuno ya chini zaidi kwa phosphites zenye alkyl ndefu; baadhi ya substrati za OH/NH2 zilishindwa |
| Ag(I)/BiCl3 | AgNO3/BiCl3, CH2Cl2, 50 °C | %64–84 | Imetathminiwa ndani ya wigo maalumu wa substrati |
| Mfumo wa Pd | PdCl2/bipy/K2S2O8 | %27–74 | Mavuno ya kati na yanayobadilika |
| Mfumo wa Cu | CuCl2/K2S2O8, MeCN, 100 °C | Bora zaidi kwa substituents zinazotoa elektroni | 6,7-dihydroxy na 7-amino coumarin hazikutoa bidhaa lengwa |
| Electrochemical | Complexes za Mn/Co au Mn/Ni bipy | Takribani %50–73 katika mifumo mbalimbali | Athari ya kiyeyusho ni kubwa sana |
| Decarboxylative | CuCl (%15 mol), DTBP, MeCN, 110 °C | %62–76 kutoka coumarin-3-carboxylic acids | Hali za radical; TEMPO ilisimamisha athari |
| Pd cross-coupling | 3-bromocoumarin + diethyl phosphite, Pd(PPh3)4 | Njia ya moja kwa moja ya cross-coupling kwa kifungo cha C3–P | Inahitaji coumarin iliyobrominiwa awali katika nafasi ya 3 |
Kwa nini jaribio la TEMPO ni muhimu?
TEMPO ni radical thabiti ya nitroxide inayoweza kunasa radicals zenye kituo cha kaboni na baadhi ya radicals nyingine. Ikiwa athari inakandamizwa sana au kusimama kabisa TEMPO inapoongezwa, uchunguzi huu unaunga mkono kwamba spishi za kati za radical zina jukumu muhimu katika athari. Katika chanzo, kukandamizwa kwa athari na TEMPO katika phosphorylation ya coumarin inayosaidiwa na Ag(I) na katika decarboxylative phosphorylation kwa CuCl/DTBP kumetumiwa kama udhibiti unaounga mkono mekanizimu ya radical.
Jaribio hili pekee halithibitishi muundo wa hatua zote za kati; linatoa tu ushahidi wa mekanizimu kwamba njia ya radical ni muhimu.
Athari ya kiyeyusho katika electrochemical phosphorylation
Katika mfumo wa MnCl2(bipy)/CoCl2(bipy), electrochemical phosphorylation ya coumarin, 6-methylcoumarin na 7-methylcoumarin kwa diethyl phosphite ilitoa mavuno ya %55–70. CoCl2(bipy) ilipotumiwa peke yake, matokeo yalionekana kutegemea sana kiyeyusho.
| Mazingira ya electrochemical | Mavuno yaliyoripotiwa katika chanzo |
|---|---|
| Emulsion ya maji | %7 kwa substrati zote tatu |
| %70 ethanol yenye maji | %54–69 |
| Acetonitrile | %59–73 |
Ulinganisho huu unaonyesha kwamba lebo “mbinu ya electrochemical” peke yake haiamui utendaji; mazingira ya electrolysis pia yanaweza kubadilisha kwa kiasi kikubwa mavuno ya athari.
Njia nyingine za usanisi wa coumarin-3-phosphonate
Mbali na phosphorylation ya moja kwa moja ya coumarin, mapitio yanajumuisha pia mikakati tofauti zaidi ya kutengeneza pete.
- Radical cyclization ya arylpropiolates: Radical ya dialkylphosphoryl huongezwa kwenye kifungo mara tatu; radical ya alkenyl inayoundwa hutengeneza kiunzi cha coumarin kupitia shambulio la intramolecular kwenye pete ya phenolic.
- Njia ya photochemical: Coumarin-3-phosphonate ilipatikana kwa mavuno ya %35 kwa kutumia phenyl phenylpropiolate, LED ya kijani ya 25 W, Eosin Y (%4 mol), tert-butyl hydroperoxide na diethyl phosphite.
- Kaskadi ya Arbuzov + Knoevenagel ya intramolecular: 2-Acylphenyl bromoacetates zilipashwa na triethyl phosphite bila kiyeyusho kwa 110 °C; kwanza athari ya Arbuzov na kisha kondensheni ya intramolecular ilitokea, lakini coumarins lengwa ziliundwa kwa mavuno ya %24–38 pekee.
- Kondensheni ya intramolecular: 4-Phenacylcoumarin-3-phosphonate ilitayarishwa kwa kufungwa kwa pete baada ya transesterification kati ya phosphonoacetate na 1,3-diketone.
- Annulation ya phenol: Phenols ziliingizwa kwenye athari na 2-(dialkoxyphosphoryl)-3-methoxyacrylates kwa kichocheo cha TfOH au MsOH. Ingawa inaweza kuendeshwa katika halijoto ya kawaida, muda wa athari ni mrefu sana, wa siku 6–60.
- Njia ya 4-chlorocoumarin: 4-Chlorocoumarin iliingizwa kwenye athari na diethyl cyanomethylphosphonate chini ya hali ya NaH/THF; 4-(cyanomethyl)coumarin-3-phosphonate iliundwa kwa mavuno ya %36 na bidhaa ya pembeni ya exocyclic alkylidene kwa %33.
- Njia ya aryne/DMF/phosphonoacetate: Coumarin-3-phosphonate ilitayarishwa kwa annulation ya hatua nyingi iliyopendekezwa kuendelea kutoka 2-(trimethylsilyl)phenyl triflate, KF, DMF na triethyl phosphonoacetate kupitia kiambatani cha kati cha benzyne, zwitterion, benzoxetane na ortho-quinone methide.
Kwa nini kemia ya baadaye ya misombo hii inavutia?
Katika sehemu ya utangulizi ya mapitio, inaonyeshwa kwamba α-phosphonocinnamates zinaweza kutumiwa katika nyongeza za Michael pamoja na nucleophiles mbalimbali, katika usanisi wa cyclopropane na baadaye katika utayarishaji wa bidhaa tofauti za heterosiklo. Kuwepo kwa makundi ya phosphonate na ester kwenye mfumo uleule wa C=C ulioamilishwa huruhusu vituo zaidi ya kimoja vya athari kutumiwa katika mabadiliko yanayofuata.
Imeelezwa pia kwamba derivatives za coumarin-3-phosphonate zimetumiwa katika utayarishaji wa miundo mbalimbali ya polycyclic na baadhi ya derivatives zimevutia katika kemia ya vifaa kwa sababu ya sifa zao za fluorescence. Mapitio pia yanataja mifano ya shughuli za kibaolojia za msingi wa seli kutoka machapisho ya zamani kwa baadhi ya derivatives za α-phosphonocinnamate na coumarin.
Hata hivyo, mapitio haya si mapitio ya shughuli za kibaolojia na hayatoi mifano hiyo kama ushahidi mpya wa matibabu. Mifano ya kibaolojia ni muktadha wa fasihi unaoeleza kwa nini darasa hili la misombo linavutia kutoka upande wa usanisi.
Hitimisho ambazo utafiti unaunga mkono na ambazo hauungi mkono
| Mapitio yanaunga mkono | Mapitio hayaungi mkono |
|---|---|
| Kwamba kuna zaidi ya familia moja ya usanisi inayotegemewa na yenye mekanizimu tofauti kwa kufikia α-phosphonocinnamates. | Kwamba kuna mbinu moja bora ya ulimwengu kwa substrati zote. |
| Kwamba elektroniki ya substrati inaweza kuathiri sana chemoselectivity ya Knoevenagel/HWE na mavuno ya radical phosphorylation. | Kwamba kila substituent inayotoa au kuvuta elektroni itaonyesha athari ileile katika mbinu zote. |
| TiCl4/amine kwa ujumla hutoa uteuzi mkubwa wa (E). | Her TiCl4/amine itatoa mavuno ya kiasi kamili. |
| (i-PrO)3TiCl zinaweza kutoa ufikiaji wa bidhaa ya (Z) chini ya hali za kinetiki zilizodhibitiwa. | Kwamba bidhaa ya (Z) itabaki thabiti chini ya hali zote. |
| Kwamba phosphorylation za cinnamate za Mn(III) na Ag(I) zinaonyesha profaili zinazokamilishana za elektroniki ya substrati. | Kwamba mbinu hizo mbili zilijaribiwa moja kwa moja kwa substrati zilezile. |
| TiCl4/pyridine inaweza kuonyesha chemoselectivity kubwa ya coumarin-3-phosphonate katika kemia ya salicylaldehyde. | Kwamba chemoselectivity hii inamaanisha mavuno makubwa katika substrati zote. |
| Kwamba kuna majaribio ya udhibiti yanayounga mkono tabia ya radical ya phosphorylation nyingi za coumarin. | Kwamba kila spishi ya kati imeonekana moja kwa moja kwa spectroscopy. |
| Kwamba baadhi ya tofauti za stereochemistry na mavuno katika fasihi ya awali zimejadiliwa wazi katika mapitio. | Kwamba migongano yote katika fasihi ya zamani imetatuliwa kwa majaribio mapya. |
Mbinu na Matokeo ya Utafiti
Utafiti huu ni aina gani ya mapitio?
Chapisho hili halikutoa seti mpya ya data ya majaribio. Waandishi walikusanya fasihi iliyochapishwa ya kemia ya kikaboni kuhusu usanisi wa α-phosphonocinnamates na analogi zake za mzunguko kulingana na madarasa ya athari na mikakati ya uundaji wa vifungo, kisha wakailinganisha kwa uchambuzi.
Chanzo hakiripoti protokali ya mapitio ya kimfumo ya aina ya PRISMA, mfuatano wa utafutaji wa hifadhidata, idadi ya rekodi za awali, vigezo vya kujumuisha/kutenga au takwimu za meta-analysis. Kwa hiyo, utafiti unapaswa kutathminiwa si kama “mapitio ya kimfumo/meta-analysis” bali kama mapitio mapana na ya uchambuzi ya kemia yanayolenga mekanizimu na uchaguzi wa mbinu za usanisi.
Mfumo mkuu wa uainishaji wa mapitio
| Mbinu | Mkabala wa kuanzia | Mantiki kuu ya uundaji wa kifungo | Nguvu kwa upande wa uteuzi | Kikomo kikuu |
|---|---|---|---|---|
| Kondensheni ya Knoevenagel | Phosphonoacetate + aldehyde/N-tosylimine | Uundaji wa kifungo C=C kwa kondensheni | Fasihi pana sana na variants nyingi za kichocheo | Ushindani wa HWE, utegemezi mkubwa wa substrati, ukomo katika ketones |
| Kondensheni inayosaidiwa na trialkylarsine | 2-Bromophosphonoacetate + aldehyde | Uundaji wa kifungo C=C unaosaidiwa na arsine | %71–92, uteuzi mkubwa wa (E); inafaa kwa substrati nyeti kwa acid/base | Sumu ya tributylarsine |
| Radical phosphorylation ya Mn(III)/Ag(I) | Cinnamic ester iliyotayarishwa awali + phosphite | Kuongezwa kwa kifungo cha radical C–P kwenye kifungo C=C kilichopo | Mikabala miwili inayokamilishana kielektroniki | Huhitaji oxidant/metal na hutegemea substrati |
| Hydrophosphonylation inayochochewa na phosphine | Arylpropiolate + dialkyl phosphite | Functionalization ya kifungo mara tatu inayosaidiwa na phosphine | Uchumi wa hatua na mkabala wa redox-neutral | Nucleophiles za nitrojeni hazikuonyesha kazi ileile ya kichocheo |
| Muunganisho wa Heck | Chumvi ya aryldiazonium + α-phosphonoacrylate | Uundaji wa kifungo C–C unaochochewa na Pd | Ufikiaji wa konverjenti kutoka derivatives za aniline | Inahitaji precursors tofauti za diazonium na phosphonoacrylate |
Muhtasari wa vitendo wa uchaguzi kwa mbinu ya Knoevenagel
| Lengo la usanisi / hali ya substrati | Mkabala unaoangaziwa katika mapitio | Sababu |
|---|---|---|
| Aldehyde rahisi ya aromatiki, lengo la bidhaa ya (E) | TiCl4/amine | Kwa ujumla mavuno ya kutegemewa na uteuzi wa juu wa (E) |
| Aldehyde yenye elektroni nyingi | Pyrrolidine/AcOH au mfumo unaofaa wa amine ya sekondari | Njia ya Knoevenagel ina faida kuliko HWE katika baadhi ya substrati |
| Aldehyde yenye upungufu wa elektroni | Uboreshaji wa piperidine/AcOH | Reactivity ni tofauti; ushindani wa HWE unapaswa pia kufuatiliwa |
| Kipaumbele cha bidhaa safi ya (E) na kuongeza kiwango | Phosphonoacetic acid + utenganishaji wa chumvi ya dicyclohexylammonium | Utenganishaji wa bidhaa ya (E) iliyo safi kijiometri |
| Lengo la bidhaa ya (Z) | Reetz (i-PrO)3TiCl approach | Uteuzi wa (Z) chini ya hali za kinetiki |
| Substrati nyeti kwa acid/base | Kondensheni ya bromophosphonoacetate inayosaidiwa na trialkylarsine | Uteuzi mkubwa wa (E) bila kuhitaji acid au base; lakini kuna tatizo la sumu |
| Reactivity ya aldehyde ni ndogo sana | Matumizi ya N-tosylimine yanaweza kuzingatiwa | Reactivity ya electrophilic ya juu zaidi katika mifano ya chanzo |
| Ketone isiyoamilishwa | Kichocheo rahisi cha amine mara nyingi hakitoshi; LiH katika methyl ketones fulani | Huenda uundaji wa enolate kwa base yenye nguvu ukahitajika |
Familia za mbinu kwa usanisi wa coumarin-3-phosphonate
| Familia ya mbinu | Malighafi ya kuanzia | Mabadiliko makuu | Dokezo kuu |
|---|---|---|---|
| Salicylaldehyde Knoevenagel/cyclization | Salicylaldehyde + phosphonoacetate | Kondensheni + kufungwa kwa pete kwa intramolecular | Chemoselectivity ni nyeti sana kwa hali |
| Phosphorylation ya coumarin iliyotayarishwa awali | Coumarin + phosphite | Uundaji wa kifungo C3–P | Mifumo ya Mn, Ag, Cu, Pd na electrochemical |
| Decarboxylative phosphorylation | Coumarin-3-carboxylic acid | CO2 kupotea na uundaji wa C–P | %62–76 kwa CuCl/DTBP |
| 3-Bromocoumarin cross-coupling | 3-Bromocoumarin + phosphite | C–P coupling inayochochewa na Pd | Inahitaji coumarin iliyofanyiwa functionalization mapema |
| Radical annulation ya arylpropiolate | Ortho-phenolic arylpropiolate + phosphite | Nyongeza ya radical + kufungwa kwa pete | Uundaji wa C–P na pete ya coumarin unaweza kufanyika katika mchakato mmoja |
| Annulation ya phenol inayochochewa na acid | Phenol + phosphorylated methoxyacrylate | Annulation | Faida ya halijoto ya kawaida lakini muda wa siku 6–60 |
Mekanizimu imeshughulikiwaje katika mapitio?
Chanzo hakipendekezi mekanizimu moja ya pamoja kwa athari zote. Misingi ya mekanizimu ya mbinu mbalimbali ni tofauti:
- Katika mifumo ya Knoevenagel, deprotonation inayosaidiwa na base, nyongeza ya carbonyl na elimination ndizo hatua kuu.
- Katika ushindani wa HWE, alkene isiyo na fosforasi huundwa kwa kuondoka kwa kundi lenye fosforasi kupitia kiambatani cha kati chenye fosforasi.
- Katika phosphorylation za Mn(III) na Ag(I), radical ya dialkylphosphoryl huongezwa kwenye kifungo cha C=C.
- Katika athari ya arylpropiolate inayochochewa na phosphine, spishi za kati za aina ya zwitterion, alkenylphosphonium na phosphonium ylide hupendekezwa.
- Katika salicylaldehydes, jiometri ya kiambatani cha kati cha mnyororo wazi inahusishwa na uwezo wa shambulio la intramolecular la kundi la OH kwenye ester au kituo cha fosforasi kubadilisha darasa la bidhaa.
- Katika kaskadi ya arylpropiolate-coumarin, radical ya phosphoryl huongezwa kwanza kwenye kifungo mara tatu, kisha radical ya alkenyl inayoundwa huongezwa kwa intramolecular kwenye pete ya aromatiki.
- Katika mbinu ya aryne/DMF, mekanizimu ya annulation kupitia spishi za kati za benzyne, zwitterion, benzoxetane na ortho-quinone methide imependekezwa.
Usemi “mekanizimu iliyopendekezwa” ni muhimu hapa. Spishi nyingi za kati za mekanizimu zinazoonyeshwa katika michoro ya athari kwenye mapitio si bidhaa za kati za majaribio zilizotengwa moja kwa moja. Ingawa katika baadhi ya mabadiliko majaribio ya udhibiti au bidhaa za kati zilizotengwa huimarisha mekanizimu, mishale yote haimaanishi uchunguzi wa moja kwa moja.
Je, kuna mlinganyo wa kihisabati katika chanzo?
Maudhui ya msingi ya mapitio si modeli ya kihisabati bali michoro ya athari za kikaboni. Hakuna mlinganyo mkuu wa kihisabati katika chanzo unaohitaji protokali ya milinganyo ya Verianla. Kwa hiyo, milinganyo ya kasi ya kinetiki, milinganyo ya thermodynamic au fomula za mavuno ya athari ambazo hazipo katika chanzo hazijaongezwa.
Vipimo kama asilimia ya mavuno, uwiano wa diastereomer, kiasi cha equivalent, asilimia ya mol, halijoto na muda vinaonekana katika chanzo kama hali za majaribio. Hivi si modeli huru za kihisabati, bali ni vigezo vya majaribio vya protokali mbalimbali za fasihi.
Mapungufu muhimu ya kuripoti katika fasihi ya chanzo
- Katika sehemu ya tafiti za zamani, uwiano wa (E)/(Z) au wa diastereomer haukuripotiwa kabisa.
- Katika baadhi ya mbinu, substrati chache tu zilichunguzwa; kwa hiyo, ujanibishaji mpana kwa substrati hauwezi kufanywa.
- Katika utafiti wa zamani ambamo coumarin-3-phosphonate ilitengenezwa kwa kutumia ketenimine, maelezo ya reagent na mavuno ya bidhaa hayakutolewa.
- Katika utafiti wa LiH/furan, stereochemistry ya bidhaa haipatani kati ya mchoro na jina la majaribio; waandishi wa mapitio walitathmini kwamba huenda hili ni kosa la uandishi wa jina.
- Mavuno ya mbinu zinazofanana katika machapisho tofauti yanaweza kutofautiana; mfano wa 4-chlorobenzaldehyde/TiCl4-NMM ni mojawapo ya mifano ya wazi.
- Kwa kuwa chemoselectivity ya salicylaldehyde inaweza kuwa nyeti hata kwa mabadiliko madogo sana ya kiutendaji, mavuno ya fasihi hayapaswi kuhamishwa kiotomatiki kwenda maabara nyingine.
- Kwa kuwa mapitio hayakufanya majaribio mapya ya kulinganisha moja kwa moja, asilimia za mavuno kutoka machapisho tofauti hazipaswi kusomwa moja kwa moja kama ulinganisho mmoja uliodhibitiwa.
Maeneo ya kazi ya baadaye
Waandishi wanaelekeza kwenye maeneo manne makuu ya maendeleo. La kwanza ni kwamba mikabala ya catalytic asymmetric Knoevenagel au ya aina ya HWE kwa electrophiles za prochiral kama ketones na ketimines bado ni yenye ukomo. Uwezo wa kutumia phosphonocinnamates za chiral katika kemia ya kaskadi yenye enantioselectivity hufanya eneo hili kuwa muhimu.
Eneo la pili ni uundaji wa kifungo C–P kwa photoredox na electrochemical. Mfano wa photochemical uliotekelezwa kwa LED ya kijani/Eosin Y katika mapitio umetathminiwa kama mtangulizi unaoonyesha kwamba mbinu hizi zinaweza kupanuliwa zaidi; hasa, catalysis ya photoredox/transition-metal ya pamoja ni miongoni mwa maeneo yanayoweza kuchunguzwa katika siku zijazo.
Eneo la tatu ni flow chemistry. Kuhamisha mbinu zinazotegemewa kama TiCl4/amine Knoevenagel na Mn(III) phosphorylation kwenda kwenye mifumo ya flow kumependekezwa kama mwelekeo wa utafiti unaoweza kupunguza baadhi ya matatizo ya kuongeza kiwango yanayotokana na muda mrefu wa athari na matumizi ya oxidant ya stoichiometric. Huu si uthibitisho wa flow-chemistry uliotekelezwa katika makala ya sasa.
Eneo la nne ni kupanua matumizi yanayolenga malengo maalumu ya building blocks hizi. Waandishi wanataja hasa programu za medicinal chemistry zinazolenga enzymes zinazohusiana na bisphosphonate kama RGGT na matumizi ya vifaa yanayotumia sifa za fluorescence za coumarin-3-phosphonates kama maeneo ya maendeleo yanayowezekana. Haya si matokeo mapya ya utendaji wa kibaolojia au vifaa ya mapitio, bali ni mielekeo ya utafiti wa baadaye.
Hitimisho sahihi la kisayansi la mapitio
Usanisi wa α-phosphonocinnamate na coumarin-3-phosphonate si eneo linaloweza kuelezwa kwa kichocheo kimoja sanifu cha athari. Kiunzi kilekile lengwa kinaweza kujengwa kwa mikakati tofauti ya uundaji wa miunganisho, na uchaguzi wa mbinu unapaswa kufanywa kulingana na elektroniki ya substrati, isoma ya kijiometri inayolengwa, makundi ya kikazi nyeti kwa athari, hitaji la kuongeza kiwango na vikwazo vya usalama.
Kondensheni ya Knoevenagel ndiyo jukwaa lililotumika kwa upana zaidi, lakini huhitaji uboreshaji kwa sababu ya ushindani wa HWE na utegemezi mkubwa wa substrati. Mifumo ya TiCl4/amine ni suluhisho kubwa la jumla kwa bidhaa za (E); mkabala uliodhibitiwa wa (i-PrO)3TiCl ni chombo muhimu kwa ufikiaji wa bidhaa za (Z). Radical phosphorylations za Mn(III) na Ag(I) hutenda kwa namna inayokamilishana kwa substrati zenye elektroniki tofauti; hydrophosphonylation inayochochewa na phosphine hutoa mbadala wenye uchumi mkubwa wa hatua; njia ya arsine, licha ya uteuzi wake mkubwa, ina hasara ya sumu.
Katika coumarin-3-phosphonates, tatizo kubwa si tu kuunda kifungo C–P bali pia kudhibiti ni kituo gani cyclization itaelekezwa. TiCl4/pyridine hutoa chemoselectivity kubwa kwa 3-phosphonocoumarin, huku hali za DBU/NaI zikijitokeza kwa malengo ya 2-phosphacoumarin. Ikiwa phosphonocinnamate ya mnyororo wazi yenye ortho-hydroxy ndiyo lengo, ulinzi wa muda wa O wa phenol ni mkakati wenye ufanisi wa kuzuia cyclization ya mapema.
Maelezo ya Chanzo na Mbinu
Kichwa asilia: α-Phosphonocinnamates and Coumarin-3-phosphonates: A Survey of Synthetic Methods
Waandishi: Igor V. Trushkov; Andrey V. Kuleshov; Vitaly A. Shcherbinin.
Mwandishi wa mawasiliano: Igor V. Trushkov.
Mchango sawa: Chanzo hakijataja taarifa ya mchango sawa/uandishi mwenza wa kwanza.
Taasisi: N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Leninsky Pr. 47, Moscow 119991, Russia.
Jarida: Chemistry.
Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.
Aina ya chanzo: Review — mapitio ya kemia yanayolinganisha kwa uchambuzi mbinu za usanisi.
Rekodi ya bibliografia: Chemistry 2026, 8(9), 118.
DOI: 10.3390/chemistry8090118
Kiungo rasmi: https://doi.org/10.3390/chemistry8090118
Mfuatano wa muda wa makala: Received: 14 Julai 2026; Revised: 13 Agosti 2026; Accepted: 22 Agosti 2026; Published: 27 Agosti 2026.
Mapitio ya rika: Chemistry ni jarida la kemia la ufikiaji wazi linalopitiwa na rika na kuchapishwa na MDPI.
Leseni: PDF ya chanzo inaeleza kwamba makala imechapishwa kwa ufikiaji wazi chini ya leseni ya Creative Commons Attribution (CC BY).
Hali ya preprint: Katika chanzo kilichochunguzwa, hakuna kitambulisho tofauti cha preprint wala toleo la preprint lililotajwa.
Ufadhili: Russian Science Foundation, grant 24-13-00255; ufadhili umetajwa kwa I.V.T.
Upatikanaji wa data: Chanzo kinaeleza kwamba “hakuna data mpya iliyoundwa wala kuchanganuliwa” na kwamba kushiriki data hakutumiki kwa makala hii.
Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.
Michango ya waandishi: Chanzo kinaeleza kwamba waandishi wote watatu walichangia katika utayarishaji wa mapitio na walisoma na kuidhinisha toleo lililochapishwa; mgawanyo binafsi wa majukumu wa CRediT haukutolewa.
Kikomo cha kimbinu cha mapitio: Chanzo hakikufanya majaribio mapya wala kulinganisha moja kwa moja mbinu zilizochunguzwa chini ya hali za pamoja na sanifu. Protokali ya utafutaji wa kimfumo ya aina ya PRISMA wala meta-analysis haijaripotiwa. Kwa kuwa katika machapisho ya zamani hali za athari, uwiano wa (E)/(Z) na baadhi ya utambulisho wa kimuundo zinaweza kuwa pungufu au kukinzana, mavuno kutoka machapisho tofauti hayapaswi kufasiriwa kama kipimo cha utendaji wa ulinganisho wa moja kwa moja uliodhibitiwa.
Tathmini muhimu ndani ya chanzo: Mapitio yanatathmini kama kutolingana matumizi ya jina la (E) kwenye mchoro na (Z) katika sehemu ya majaribio kwa bidhaa 25 katika chapisho la kondensheni ya ketone inayosaidiwa na LiH, na yanaeleza, kwa kuzingatia data ya spectral iliyowasilishwa, kwamba huenda kuna kosa la uandishi katika jina. Verianla haiwasilishi tathmini hii kama uthibitisho mpya wa majaribio.
Kikomo kikuu cha tafsiri: Mifano ya shughuli za kibaolojia, fluorescence na matumizi ya usanisi iliyotajwa katika mapitio inatokana na machapisho tofauti ya awali. Mapitio haya hayakufanya majaribio mapya ya shughuli za kibaolojia, ufanisi wa dawa, sumu au utendaji wa vifaa.
Acha maoni
Anwani yako ya barua pepe haitachapishwa. Sehemu za lazima zimewekewa alama ya *