α-Фосфоноциннаматҳо пайвастагиҳои бисёрфунксионалии органофосфорие мебошанд, ки дар мавқеи α-и пайванди дугонаи карбон-карбон гурӯҳи диалкоксифосфорил ва дар мавқеи β гурӯҳи арил ё гетероарил доранд ва умуман сохтори 2-(диалкоксифосфорил)-3-(гетеро)арилакрилат доранд. Кумарин-3-фосфонатҳо бошанд ба аналогҳои ҳалқавии ҳамин химия дохил шуда, гурӯҳи фосфонатро дар мавқеи 3-и скелети кумарин доранд. Ин баррасӣ, ки аз ҷониби Igor V. Trushkov, Andrey V. Kuleshov ва Vitaly A. Shcherbinin омода шудааст, усулҳои таҳияшудаи синтези ин пайвастагиҳоро ҷамъ оварда, ба таври интиқодӣ муқоиса мекунад, ки кадом усул барои кадом субстрат ва масъалаи селективият мувофиқ аст.
Баррасӣ барои дастрасӣ ба α-фосфоноциннаматҳо панҷ стратегияи асосии ташаккули пайвандро ҷудо мекунад: конденсатсияи Knoevenagel-и фосфоноацетатҳо бо алдегидҳо ё N-тозилиминҳо; конденсатсияи 2-бромофосфоноацетатҳо бо алдегидҳо бо миёнаравии триалкиларсин; фосфорилкунии радикалии эфирҳои циннамат бо миёнаравии Mn(III) ё Ag(I); гидрофосфонилкунии арилпропиолатҳо бо катализи фосфин ва пайвастшавии Heck-и намакҳои арилдиазоний бо α-фосфоноакрилатҳо. Ин роҳҳо ба як маҳсулот тавассути ташаккули пайвандҳои гуногун дар марҳилаҳои гуногун мерасанд ва вариантҳои соддаи якдигар нестанд.
Хулосаи асосии баррасӣ ин аст, ки барои ҳамаи субстратҳо як усули ягонаи “беҳтарин”-и синтез вуҷуд надорад. Конденсатсияи Knoevenagel усули аз ҳама маъмул аст; аммо ҳосил ва хемоселективият аз сохтори электронии алдегид, навъи амин, ҳалкунанда, ко-катализатори кислота ё кислотаи Lewis ва ҳарорат сахт вобастаанд. Системаҳои TiCl4/амин дар бисёр ҳолатҳо селективияти баланди (E) ва ҳосили боэътимод медиҳанд, дар ҳоле ки шароити бар асоси (i-PrO)3TiCl, ки Reetz таҳия кардааст, барои омода кардани изомерҳои (Z) зери назорати кинетикӣ фарқ мекунад.
Химияи кумарин-3-фосфонат мураккабтар аст. Дар салисилалдегидҳо гурӯҳи орто-гидрокси метавонад ба марказҳои гуногуни маҳсулоти кушодазанҷири аввалин ҳуҷум кунад; аз ин рӯ аз ҳамон моддаҳои ибтидоӣ 3-фосфонокумаринҳо, 2-фосфакумаринҳое, ки [1,2]бензоксафосфининҳо низ номида мешаванд, ё маҳсулоти дигари иловагӣ ҳосил шуда метавонанд. Тақсимоти маҳсулот метавонад вобаста ба катализатор, ҳалкунанда, иловаҳо, шароити хушккунӣ ва ҳатто дар баъзе таҷрибаҳо геометрияи дастгоҳи Dean–Stark тағйир ёбад. Системаи TiCl4/пиридин бо хемоселективияти баланд нисбат ба кумарин-3-фосфонатҳо ва системаи DBU/NaI бо бартарӣ дар омода кардани баъзе 2-фосфакумаринҳо фарқ мекунанд.
Ин кор таҷрибаи нав анҷом надода, маълумоти нав тавлид накарда ва усулҳоро дар як шароити лаборатории ягона бевосита муқоиса накардааст. Аз ин рӯ, фоизҳои ҳосили нашрияҳои гуногун набояд мисли натиҷаҳои як таҷрибаи стандартӣ тартиб дода шаванд. Арзиши баррасӣ дар он аст, ки усулҳо, механизмҳо, масъалаҳои селективият, гузоришҳои нопурра ва натиҷаҳои зиддиятноки қариб шаст соли адабиёти синтетикиро дар як чаҳорчӯбаи умумии химиявӣ арзёбӣ мекунад.
Чаро винилфосфонатҳо муҳиманд?
Винилфосфонатҳо пайвастагиҳои органофосфорие мебошанд, ки гурӯҳи фосфонат ба пайванди дугонаи карбон-карбон пайваст аст. Гарчанде гурӯҳи фосфонат дар химияи синтез гурӯҳи функсионалии муҳим аст, тавре ки баррасии манбаъ таъкид мекунад, худи он гурӯҳи нисбатан заифи электронкаш аст. Аз ин рӯ, пайванди C=C, ки танҳо бо фосфонат фаъол шудааст, метавонад нисбат ба иловаи нуклеофилӣ ва баъзе реаксияҳои сиклоилова реактивияти маҳдуд нишон диҳад.
Ҳангоми илова шудани гурӯҳи иловагии электронкаш ба мавқеи α-и пайванди дугона, махсусан функсияи эфир, норасоии электрон зиёд мешавад. Яке аз сабабҳои асосии арзиши синтетикии α-фосфоноциннаматҳо ҳамин аст: дар як молекула фосфонат, эфир, гурӯҳи арил/гетероарил ва функсияи алкени фаъолшуда якҷоя мавҷуданд. Чунин сохтор метавонад барои иловаҳои минбаъдаи Michael, сиклопропанонӣ ва реаксияҳои гуногуни ташаккули ҳалқа ҳамчун блоки бисёрфунксионалии синтетикӣ хизмат кунад.
Мавқеъҳои “α” ва “β” чӣ маъно доранд?
Карбоне, ки бевосита дар паҳлуи гурӯҳи карбонил қарор дорад, одатан α-карбон ва карбони баъдӣ β-карбон номида мешавад. Дар скелети асосии α-фосфоноциннамат гурӯҳи фосфонат дар α-карбон, гурӯҳи арил ё гетероарил бошад дар карбони дигари алкен ҷойгир аст. Ин ҷойгиршавӣ ҳам ба тақсимоти электрон ва ҳам ба он ки дар реаксияҳои минбаъда кадом карбон рафтори электрофилӣ нишон медиҳад, таъсир мекунад.
Фосфонат ва фосфат як чиз нестанд
Дар сохторҳои фосфонат атоми фосфор ба скелети органикии карбон тавассути пайванди мустақими P–C пайваст аст. Дар эфирҳои фосфат бошад гурӯҳи органикӣ одатан тавассути оксиген ба фосфор пайваст мешавад. Пайвастагиҳои асосии ин баррасӣ фосфонатҳо мебошанд; истилоҳҳои фосфат ва фосфонат набояд ба ҷойи якдигар истифода шаванд.
Кумарин-3-фосфонат чист?
Кумарин скелети гетеросиклии оксигендори навъи α-пирон мебошад, ки бо ҳалқаи бензол конденсатсия шудааст. Дар кумарин-3-фосфонатҳо функсияи фосфонат дар мавқеи 3-и ҳамин системаи гетеросиклӣ ҷойгир аст. Баррасӣ ин сохторҳоро на танҳо ҳамчун синфи мустақили пайвастагиҳо, балки ҳамчун аналогҳои ҳалқавии химияи α-фосфоноциннамат баррасӣ мекунад.
2-Фосфакумарин чист?
Дар сохторҳои [1,2]бензоксафосфинин, ки дар манбаъ 2-phosphacoumarin низ номида мешаванд, атоми фосфор бевосита қисми гетероҳалқа аст. Аз ин рӯ, он аз кумарин-3-фосфонат аз ҷиҳати сохторӣ фарқ мекунад: дар кумарин-3-фосфонат фосфонат ивазкунанда аст, дар 2-фосфакумарин бошад фосфор дар дохили скелети гетеросиклӣ ҷойгир аст.
Изомерҳои (E) ва (Z) чӣ маъно доранд?
Азбаски дар атрофи пайванди дугонаи C=C гардиши озод вуҷуд надорад, самтгирии нисбии ивазкунандаҳо метавонад изомерҳои геометрии гуногун ба вуҷуд орад. Мувофиқи қоидаҳои афзалияти CIP, агар гурӯҳҳои афзалияти баланд дар ду тарафи муқобили пайванди дугона бошанд, аломати (E), агар дар як тараф бошанд, аломати (Z) истифода мешавад. Дар синтези α-фосфоноциннамат таносуби (E)/(Z) танҳо ҷузъиёти сохторӣ нест; он дар интихоби усул нақши марказӣ дорад, зеро метавонад ба реактивият ва истифодаи синтетикии минбаъдаи маҳсулот таъсир расонад.
Фарқи байни хемоселективият ва диастереоселективият
Хемоселективият нишон медиҳад, ки системаи реаксия кадоме аз табдилҳои гуногуни имконпазири химиявиро афзал медонад. Масалан, дар реаксияи фосфоноацетат бо алдегид ба ҷойи маҳсулоти мақсадноки Knoevenagel ҳосил шудани маҳсулоти Horner–Wadsworth–Emmons масъалаи хемоселективият аст. Дар салисилалдегидҳо тақсим шудани маҳсулот байни α-фосфоноциннамати кушодазанҷир, кумарин-3-фосфонат ва 2-фосфакумарин низ масъалаи хемоселективият аст.
Диастереоселективият бошад афзалияти ҳосилшавии яке аз диастереомерҳо нисбат ба дигаре мебошад, ки тартиби пайвандҳояшон яксон, аммо ҷойгиршавии фазоияшон фарқ мекунад. Дар ин баррасӣ нишондоди аз ҳама бештар истифодашаванда таносуби (E)/(Z) аст. Ифодаи “dr 95:5” нишон медиҳад, ки як диастереомер тақрибан 19 маротиба бештар аз дигар аст; аммо кадом изомер бартарӣ дорад, бояд аз сабти реаксияи дахлдор хонда шавад.
Панҷ стратегияи асосии синтетикии пайвандсозии баррасӣ
1. Чаро конденсатсияи Knoevenagel усули аз ҳама маъмул аст?
Конденсатсияи Knoevenagel умуман синфи реаксияҳоест, ки дар он пайвастагии дорои гурӯҳи метилени фаъол бо пайвастагии карбонилии навъи алдегид ё кетон якҷоя шуда, бо аз даст додани об пайванди C=C ҳосил мекунад. Дар ин ҷо компоненти метилени фаъол фосфоноацетат аст. Протонҳои карбоне, ки байни гурӯҳҳои фосфонат ва эфир ҷойгир аст, нисбатан кислотӣ мебошанд; навъи нуклеофилии аз таъсири асос ҳосилшуда метавонад ба карбони карбонилии алдегид ҳуҷум кунад ва марҳилаҳои минбаъдаи элиминатсия алкени мақсаднокро ҳосил кунанд.
Дар оғози таърихии ин равиш гузориш шудааст, ки бо гарм кардани бензалдегид ва этил (диэтоксифосфорил)ацетат дар ангидриди уксус дар 160–170 °C маҳсулоти мақсаднок то %40 ҳосил шудааст. Дар такрори баъдӣ танҳо %12 ҳосил ва тақрибан %16 табдили бензалдегид мушоҳида шудааст. Истифодаи пиперидин реаксияро беҳтар кардааст; дар шароити 5-соата дар этанол маҳсулоти мақсаднок бо %40 ҳосил гирифта шуда, инчунин маҳсулоти иловагие, ки аз иловаи Michael-и фосфоноацетат ба маҳсулоти мақсадноки Knoevenagel ҳосил шудааст, бо %10 ҳосил ҷудо карда шудааст.
Ҳангоми истифодаи тақрибан %3.2 пиперидин ва %1.6 кислотаи уксус дар бензол ва хориҷ кардани об ба таври азеотропӣ, дар мисоли бензалдегид ба %70 ҳосил расидаанд, аммо 4-нитробензалдегид чунин рафтор накардааст: дар шароити этанол ба ҷойи маҳсулоти мақсадноки дорои фосфор, маҳсулоти Horner–Wadsworth–Emmons — этил 4-нитроциннамат — бо %83 ҳосил шудааст. Ин мисол яке аз паёмҳои асосии баррасиро нишон медиҳад: ҳамон системаи фосфоноацетат ҳангоми тағйир ёфтани сохтори электронии алдегид метавонад ба роҳи дигари реаксия гузарад.
Чаро реаксияи Horner–Wadsworth–Emmons роҳи рақобаткунанда аст?
Реаксияи Horner–Wadsworth–Emmons (HWE) усули олефинонӣ мебошад, ки дар он карбанионҳои бо фосфонат устуворшуда бо алдегид ё кетонҳо реаксия карда, алкен ҳосил мекунанд. Дар ҳадафи Knoevenagel нигоҳ доштани гурӯҳи фосфонат дар маҳсулот матлуб аст, дар ҳоле ки дар роҳи HWE гурӯҳи фосфордор дар раванди элиминатсия иштирок карда, маҳсулоти алкении бе фосфор ҳосил мешавад. Аз ин рӯ, гарчанде ду раванд аз ҳамон моддаҳои ибтидоӣ истифода мебаранд, натиҷаҳои синтетикии онҳо комилан фарқ мекунанд.
Баррасӣ нишон медиҳад, ки махсусан дар алдегидҳои электроназ кам рақобати HWE метавонад қавитар шавад. Масалан, 4-нитробензалдегид бо триметил фосфоноацетат дар ҳузури пиперидин маҳсулоти мақсадноки Knoevenagel-ро бо %47 ва маҳсулоти HWE-ро бо %19 медиҳад, дар ҳоле ки ҳангоми истифодаи триэтиламин танҳо маҳсулоти HWE мушоҳида шудааст. Бо зиёд шудани миқдори триэтиламин ҳосили маҳсулоти HWE аз %16 то %70 афзудааст.
Чаро аминҳои дуюмдараҷа ва сеюмдараҷа натиҷаи яксон намедиҳанд?
Мувофиқи модели механизмие, ки баррасӣ муҳокима мекунад, аминҳои сеюмдараҷа наметавонанд ба карбони карбонилии алдегид ҳуҷум карда, маҳсулоти мобайнии устувори амин-илова ҳосил кунанд; ба ҷойи ин, онҳо фосфоноацетатро депротон карда, ҷуфти ионӣ ҳосил мекунанд. Навъи нуклеофилии ҳосилшуда метавонад ба алдегид илова шавад; ҳуҷуми дохилимолекулавии гурӯҳи алкоксид ба фосфор метавонад ба навъи мобайнии монанд ба оксафосфетан ва дар ниҳоят ба маҳсулоти HWE барад.
Аминҳои дуюмдараҷа бошанд метавонанд бевосита ба карбони карбонил илова шаванд ва роҳи дигарро кушоянд. Дар механизми эҳтимолие, ки дар баррасӣ тасвир шудааст, маҳсулоти Knoevenagel тавассути маҳсулоти мобайнии тетраэдрӣ, интиқоли протон ва сохторҳои мобайнии дорои амин ҳосил мешавад. Махсусан дар алдегидҳои дорои ивазкунандаҳои электрондиҳанда ин роҳ метавонад бартарӣ дошта бошад. Бо вуҷуди ин, гурӯҳҳои электрондиҳанда метавонанд ҳуҷуми нуклеофилиро ба карбонил низ суст кунанд, аз ин рӯ нуклеофилии амин муҳим мешавад; ин барои шарҳи он истифода шудааст, ки чаро дар баъзе мисолҳо пирролидин нисбат ба пиперидин самараноктар аст.
Алдегидҳои аз электрон бой ва камэлектрон чӣ гуна рафтор мекунанд?
Дар тадқиқоти васеи субстратҳои системаи пиперидин/кислотаи уксус дар толуол баъзе алдегидҳои ароматии аз электрон бой ҳосили баланд додаанд: 4-гидроксибензалдегид %86, пиррол-2-карбалдегид %77 ва фурфурал %70. Бензалдегид %55, p-толуалдегид %65; 4-фтор- ва 4-бромбензалдегидҳо %50, 4-хлорбензалдегид %45 ҳосил додаанд. Дар 4-трифторметил-, 4-сиано- ва 4-нитробензалдегидҳои камэлектрон ҳосилҳо мутаносибан то %40, %36 ва %30 коҳиш ёфтаанд.
Бо вуҷуди ин, робитаи сохтор–реактивият мутлақ нест. Анисалдегид %35 ва меситалдегид %20, яъне ҳосилҳои ғайричашмдошти паст додаанд. Диастереоселективият асосан ба фоидаи изомери (E) дар доираи 86:14–95:5 буд, аммо пиррол-2-карбалдегид асосан маҳсулоти (Z) додааст; таносуби (E)/(Z) 31:69 гузориш шудааст. Аз сабаби ин истисноҳо қоидаи умумии “алдегиди аз электрон бой беҳтар аст” баровардан мумкин нест.
Чаро N-тозилиминҳо алтернативаи муҳиманд?
Истифодаи N-тозилимин ба ҷойи алдегид дар баъзе системаҳо самаранокии реаксияро ба таври назаррас баланд кардааст. Гузориш шудааст, ки реаксияи триэтил фосфоноацетат бо N-тозилиминҳо дар ҳузури t-BuOK дар THF дар 60 °C метавонад ҳамагӣ дар 2 дақиқа бо селективияти баланди (E) маҳсулот диҳад. Дар мисоле, ки бо N-тозилимини анисалдегид омода шудааст, маҳсулот бо %84 ҳосил гирифта шудааст.
Дар мисоли боз ҳам ҷолибтар N-тозилимин ва фосфоноацетатҳо дар DMSO бидуни катализатори маъмулии асос ё кислота, танҳо дар ҳузури элаки молекулавии 4 Å, ҳосилҳои %85 ва %88 ва мутаносибан таносубҳои диастереомерии 96:4 ва 94:6 додаанд. Баррасӣ ин натиҷаҳоро бо он алоқаманд мекунад, ки тозилиминҳо метавонанд аз алдегидҳои мувофиқ реактивтар бошанд.
Чаро LiH дар баъзе кетонҳо кор мекунад?
Катализи оддии амин дар кетонҳои фаъолнашуда, ба монанди ацетофенон, одатан ноком шудааст. Баръакс, LiH ҳамчун асоси қавӣ метавонад аз баъзе метилкетонҳо навъҳои реактивии енолат ҳосил кунад. Дар реаксияи арилметилкетоне, ки маркази алтернативии электрофилӣ надорад, бо 3 эквивалент фосфоноацетат ва 6 эквивалент LiH дар THF зери конденсатор, маҳсулоти мақсадноки Knoevenagel ҳамчун як изомери (E) бо %71–74 ҳосил омода шудааст.
Аммо дар мисоли 2-ацетил-5-метилфуран танҳо алкени мақсаднок ҳосил нашудааст. Ҳуҷуми енолат ба карбони карбонил маҳсулоти Knoevenagel медиҳад, дар ҳоле ки ҳуҷум ба мавқеи C(5)-и ҳалқаи фуран ба маҳсулоти сиклопента[d][1,2]оксафосфол мебарад. Дар нашрияи кӯҳнаи дахлдор стереохимияи маҳсулоти 25 дар схема ҳамчун (E), дар номгузории таҷрибавӣ ҳамчун (Z) навишта шудааст. Муаллифони баррасӣ бар асоси маълумоти спектралии пешниҳодшуда эҳтимол медиҳанд, ки дар номгузорӣ хатои навишт вуҷуд дошта бошад; ин тафсир тасдиқи нави таҷрибавӣ нест.
Системаҳои асос + кислотаи карбоксилӣ
Ҳангоми истифодаи якҷояи пиперидин ва кислотаи бензой дар реаксияҳои алдегидҳои гуногун бо триэтил фосфоноацетат ҳосилҳои α-фосфоноциннамат дар доираи %26–69 гузориш шудаанд; ацетофенон, бензофенон ва флуоренон ба реаксия дохил нашудаанд. Дар қисми ин тадқиқоти кӯҳна таносубҳои (E)/(Z) гузориш нашудаанд.
Самаранокии системаҳои пиперидин/кислотаи уксус ва пирролидин/кислотаи уксус вобаста ба электроникаи субстрат тағйир меёбад. Баррасӣ барои алдегидҳои камэлектрон %5–10 mol пиперидин ва %20 кислотаи уксус дар бензол; барои алдегидҳои аз электрон бой бошад комбинатсияи пирролидин/кислотаи уксусро одатан беҳтар мешуморад. Аммо ин қоидаи мутлақ нест.
Чаро усули Krawczyk–Albrecht муҳим аст?
Вақте ки маҳсулоти геометрии тозаи (E) лозим аст, яке аз усулҳое, ки баррасӣ махсус таъкид мекунад, истифодаи кислотаи 2-(диэтоксифосфорил)уксус ба ҷойи эфири фосфоноацетат мебошад. Алдегидҳо бо ин кислота дар ҳузури β-аланин (%10 mol) ва кислотаи уксус (%27 mol) ба конденсатсия ворид карда шудаанд. Таносуби тахминии (E)/(Z)-и маҳсулоти ибтидоии кислотаи α-фосфоноциннамат 6:1 мебошад.
Ин омехта бо дициклогексиламин ба намаки кристаллӣ табдил дода шуда, изомери (E) бо роҳи физикӣ ҷудо шудааст. Сипас бо хроматографияи мубодилаи ионӣ кислотаҳои аз ҷиҳати диастереомерӣ тозаи (E) бо ҳосили қариб миқдорӣ боз гирифта шудаанд.
| Гурӯҳи арил | Намаки (E)-дициклогексиламмоний (%) | Кислотаи (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-фурил | 67 | 89 |
| 5-Me-2-фурил | 70 | 91 |
Баррасӣ ин роҳро барои омода кардани изомери геометрии тозаи (E) ва ҳамчун варианти муносиб барои калон кардани миқёс арзёбӣ мекунад. Ин арзёбӣ маънои кафолати ҳамон ҳосил барои ҳамаи субстратҳоро надорад.
Асос + кислотаи Lewis: равиши TiCl4/амин
Истифодаи кислотаи Lewis ба ҷойи кислотаи Brønsted метавонад хемоселективияти табдили Knoevenagel-ро тағйир диҳад. Дар баррасӣ муҳимтарин системаҳо комбинатсияҳои ҳосилаҳои титан(IV) ва аминҳо мебошанд. Дар шарҳи пешниҳодшуда аминҳои сеюмдараҷа фосфоноацетатро самаранок депротон мекунанд, дар ҳоле ки Ti(IV) метавонад навъи мобайнии дорои хусусияти алкоксидро комплекс кунад ва ташаккули оксафосфетанро, ки ба роҳи HWE мебарад, боздорад.
Системаи TiCl4/N-метилморфолин (NMM)-и Lehnert аз алдегидҳои оддии ароматӣ α-фосфоноциннаматҳоро бо ҳосилҳои миёна то баланд ва селективияти қавии (E) додааст. Дар мисолҳои фосфоноацетатҳои оптикӣ фаъол дар 0 °C ҳосилҳои маҳсулоти %78–97 ва таносубҳои тақрибан 9:1 (E)/(Z) гузориш шудаанд. Дар мисоли бензалдегид бо омехтаи THF/CCl4 ҳосили %87 ва диастереоселективият то 96:4 гузориш шудааст.
Бо вуҷуди ин, дида мешавад, ки натиҷаҳои миқдорӣ байни нашрияҳо комилан яксон нестанд. Ҳангоми такрори 4-хлорбензалдегид бо триэтил ё триметил фосфоноацетат бо ҳамон равиши умумии TiCl4/NMM ҳосили %65 гузориш шудааст ва ин қимат нисбат ба кори аслӣ 21 банди фоизӣ пасттар буд. Баррасӣ чунин фарқҳоро нодида намегирад ва ғайримустақим нишон медиҳад, ки ҳосили адабиёт ҳангоми интихоби усул кафолати мутлақ нест.
Дар синтези α-фосфоноциннамат изомерҳои (E) ва (Z) чӣ гуна назорат мешаванд?
Мувофиқи баррасии манбаъ, аксари протоколҳои TiCl4/амин-и Knoevenagel маҳсулоти (E)-ро афзал медонанд, дар ҳоле ки равиши Reetz, ки бо NaH намаки фосфоноацетат ҳосил карда, реаксияро бо (i-PrO)3TiCl мегузаронад, метавонад дар шароити кинетикӣ маҳсулоти (Z)-ро селективона диҳад; ҳарорати паст селективияти (Z)-ро тақвият медиҳад, дар ҳоле ки баланд шудани ҳарорат ва ифлосиҳои оксид/гидроксиди асосӣ табдили маҳсулоти (Z)-ро ба изомери термодинамикии устувортари (E) осон карда метавонанд.
Назорати кинетикӣ ва термодинамикӣ дар усули Reetz
Триэтил фосфоноацетат аввал бо NaH депротон шуда, намаки ҳосилшуда бо хлоротриизопропоксититан [(i-PrO)3TiCl] ва сипас бо алдегид коркард шудааст. Дар шароити мувофиқ изомери (Z) ҳамчун маҳсулоти асосӣ гирифта шудааст. Хусусан қайд шудааст, ки мавҷудияти NaOH ё Na2O дар NaH изомеризатсияи (Z) → (E)-ро осон мекунад.
Дар шароити 2 эквивалент (i-PrO)3TiCl/Et3N ва 0 °C баъзе маҳсулоти (Z) бо ҳосилҳои %78, %89 ва %72 гирифта шудаанд, аммо дар сатҳи %5–10 изомери (E) низ мавҷуд буд. Бо як эквивалент триэтиламин ва дар ҳарорати хонагӣ бошад изомери (E) бо таносуби тақрибан 90:10 бартарӣ дошт.
Дар фосфоноацетатҳои оптикӣ фаъол таъсири ҳарорат боз ҳам равшантар буд: дар −78 °C маҳсулоти муайяни (Z) ҳамчун як изомер ҳосил шуд, дар 0 °C бошад омехтаи тақрибан 1:1 (E)/(Z) ба даст омад. Баррасӣ ин мушоҳидаҳоро дар доираи он шарҳ медиҳад, ки маҳсулоти (Z) кинетикӣ ва маҳсулоти (E) термодинамикӣ мебошанд.
2. Ташаккули радикалии пайванди C–P: фосфорилкунии эфирҳои циннамат
Дар стратегияи Knoevenagel ҳангоми ташаккули пайванди C=C скелети карбонии фосфонатдор аз ибтидо истифода мешавад. Дар равиши фосфорилкунии радикалӣ бошад ба пайванди дугонаи аз пеш мавҷудаи эфири циннамат пайванди нави C–P илова мешавад.
Mn(OAc)3 метавонад диалкилфосфитро оксид карда, радикали диалкилфосфорил ҳосил кунад. Дар механизми пешниҳодшуда ин радикал ба пайванди C=C-и эфири циннамат илова мешавад; радикали карбонмаркази ҳосилшуда боз оксид шуда, карбокатион ҳосил мекунад ва депротоншавӣ α-фосфоноциннамати мақсаднокро медиҳад.
Этил циннамат ва ҳосилаи 4-метокси дар шароити Mn(III) мутаносибан бо %77 ва %73 ҳосил танҳо маҳсулоти (E) додаанд, дар ҳоле ки ҳосилаи 4-нитро бо %37 ҳосил маҳдуд шудааст. Ҳамин тавр, равиши Mn(OAc)3 барои циннаматҳои аз электрон бой муваффақтар менамояд.
Фосфорилкунии радикалӣ бо AgNO3/Mg(NO3)2·6H2O ва шуоъдиҳии микромавҷӣ дар THF дар 70 °C рафтори иловагии субстрат нишон додааст; дар циннаматҳои дорои гурӯҳҳои электронкаш нисбат ба системаҳои аз электрон бой натиҷаи беҳтар додааст. Аз ин рӯ, баррасӣ усулҳои Mn(III) ва Ag(I)-ро на ҳамчун версияҳои мустақиман беҳтар ё бадтари якдигар, балки ҳамчун равишҳои иловагӣ барои электроникаи гуногуни субстрат арзёбӣ мекунад.
3. Гидрофосфонилкунии арилпропиолатҳо бо катализи фосфин
Арилпропиолатҳо эфирҳое мебошанд, ки пайванди сегонаи карбон-карбон доранд. Дар усули бо фосфин катализшаванда фосфин аввал ба пайванди сегонаи пропиолат ҳамлаи нуклеофилӣ карда, навъи мобайнии звиттерионӣ ҳосил мекунад. Аз фосфит ба ҳамин маркази анионӣ протон интиқол меёбад; аниони фосфити ҳосилшуда ба маҳсулоти мобайнии алкенилфосфоний ҳамла мекунад. Илиди фосфоний пас аз ҷойивазкунии протон ва ҷудо шудани фосфин ба α-фосфоноциннамат табдил меёбад.
Хусусияти муҳими ин роҳ он аст, ки алтернативаи редокс-нейтралӣ ва дорои сарфаи баланди марҳила мебошад. Манбаъ инчунин мегӯяд, ки ҳамин табдил бо нуклеофилҳои нитрогендор ба монанди DABCO, DBU ё Et3N сурат нагирифтааст; яъне нақши фосфин таъсири умумии “ҳар гуна асос” нест.
4. Конденсатсия бо миёнаравии триалкиларсин
Конденсатсияи 2-бромофосфоноацетатҳо бо алдегидҳо дар ҳузури трибутиларсин ҳосилҳои %71–92 ва танҳо изомерҳои (E) додааст. Усул аз ҷиҳати имконпазир будани иҷро бидуни ҳалкунанда, ҳосилҳои хуб, стереоселективияти қавӣ ва кор кардан бо субстратҳои ба кислота/асос ҳассос бартарӣ дорад.
Бо вуҷуди ин, нуқсони ҷиддие, ки баррасӣ махсус қайд мекунад, заҳролудии трибутиларсин аст. Аз ин рӯ, “ҳосили баланд” усулро худкор ба усули аз ҳама мувофиқ табдил намедиҳад; бехатарӣ ва мувофиқати амалӣ низ бояд ҳангоми интихоби усул ба назар гирифта шаванд.
5. Пайвастшавии Heck
Дар як равиши дигари конвергентӣ намакҳои арилдиазоний бо α-фосфоноакрилатҳо ба пайвастшавии Heck-и бо палладий катализшаванда ворид карда шуда, триметил α-фосфоноциннаматҳо омода шудаанд. Азбаски ин стратегия талаб намекунад, ки гурӯҳи арил пешакӣ дар шакли алдегид бошад, метавонад намакҳои диазонийро, ки аз анилинҳои ба осонӣ дастрас ҳосил мешаванд, ҳамчун нуқтаи вуруд ба синтез истифода барад.
Роҳҳои дигари махсуси α-фосфоноциннамат
Баррасӣ инчунин омода кардани β-метокси-α-фосфоноциннамат тавассути метилкунии 2-бензоилфосфоноацетат ва синтези ҳосилаи 1,4-звиттерионӣ бо ҷудошавии баланди заряд аз реаксияи ортоамид бо триэтил фосфоноацетат бо %68 ҳосилро дар бар мегирад. Инҳо протоколҳои универсалии ҷойгузини панҷ усули умумии асосӣ нестанд, балки мисолҳои махсуси синтетикӣ барои ҳадафҳои сохтории муайян мебошанд.
Чаро аз салисилалдегидҳо маҳсулоти гуногуни фосфордори кумарин ҳосил шуда метавонанд?
Дар салисилалдегидҳо функсияи OH дар мавқеи ортои гурӯҳи карбонил метавонад дар маҳсулоти мобайнии фосфоноакрилати кушодазанҷири аввалин ба зиёда аз як маркази электрофилӣ дохилимолекулавӣ ҳамла кунад; мувофиқи модели пешниҳодшудаи баррасӣ, ҳамлаи гурӯҳи OH-и маҳсулоти мобайнии (E)-кушодазанҷир ба қисми эфир ба 3-фосфонокумарин, ҳамлаи гурӯҳи OH-и маҳсулоти мобайнии (Z) ба маркази фосфор бошад ба 2-фосфакумарин оварда метавонад ва аз ин рӯ катализатор, ҳалкунанда, иловаҳо, шароити хушккунӣ ва ивазкунандаҳои ибтидоӣ метавонанд тақсимоти маҳсулотро сахт тағйир диҳанд.
Шохабандии маҳсулот дар химияи салисилалдегид
Чаро TiCl4/пиридин мавқеи махсус дорад?
Дар муқоисаи Rodios ва ҳамкоронаш бо комбинатсияҳои гуногуни салисилалдегид ва фосфоноацетат, системаи TiCl4/пиридин дар THF дар комбинатсияҳои санҷидашуда танҳо синфи маҳсулоти кумарин-3-фосфонатро додааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки усул аз ҷиҳати хемоселективият қавӣ аст.
Бо вуҷуди ин, хемоселективият ва ҳосили баланд як чиз нестанд. Дар Ҷадвали 3-и манбаъ баъзе мисолҳои TiCl4/пиридин ҳосили кумарин-3-фосфонатро то %81 ё %71 додаанд, дар ҳоле ки дар як мисоли дорои ивазкунандаи диэтиламино танҳо %3 буд. Аз ин рӯ, ифодаи “танҳо маҳсулоти мақсаднок ҳосил мешавад” маънои “маҳсулоти мақсаднок бо ҳосили баланд ҳосил мешавад”-ро надорад.
Чаро пиперидин/кислотаи уксус метавонад омехта ҳосил кунад?
Ҳангоми истифодаи пиперидин ва кислотаи уксус зери конденсатори толуол баъзе реаксияҳои салисилалдегид/фосфоноацетат ҳам кумарин-3-фосфонат 54 ва ҳам 2-фосфакумарин 57 ҳосил кардаанд. Мувофиқи шарҳи механизмии баррасӣ, маҳсулоти мобайнии кушодазанҷири (E) метавонад тавассути ҳамлаи гурӯҳи OH ба қисми эфир 3-фосфонокумарин ҳосил кунад; маҳсулоти мобайнии (Z) бошад тавассути ҳамлаи гурӯҳи OH ба атоми фосфор ба роҳи 2-фосфакумарин гузарад.
Манбаъ махсус нишон медиҳад, ки селективият танҳо аз номи катализатор иборат нест. Иловаҳое чун кислотаи уксус, β-аланин ва элаки молекулавӣ; консентратсияи маҳлул; ивазкунандаҳои субстрат ва ҳатто масофаи доми Dean–Stark аз колбаи реаксия ба тақсимоти маҳсулот таъсир карда тавонистаанд.
Дастрасӣ ба 2-фосфакумарин бо DBU/NaI
Пас аз коркарди этил (дифенилфосфорил)ацетат бо DBU ва NaI ва илова кардани салисилалдегид, 2-фосфакумарин ва маҳсулоти HWE якҷоя ҳосил шудаанд. Дар 0 °C пас аз 1.5 соат 2-фосфакумарин бо %33 ва маҳсулоти HWE бо %37 ҳосил, тақрибан ба миқдори монанд, гирифта шудаанд.
Ҳангоми поин овардани ҳарорат то −78 °C ва зиёд кардани вақт то 2 соат таносуб ба фоидаи 2-фосфакумарин тақрибан ба 5:1 тағйир ёфт; фосфакумарин бо %61 ва маҳсулоти HWE бо %12 ҳосил гирифта шуд. Баррасӣ ин шароитро ҳамчун усули барҷаста барои дастрасӣ ба 2-фосфакумарин арзёбӣ мекунад.
Агар α-фосфоноциннамати кушодазанҷири орто-гидроксилдор ҳадаф бошад, чӣ кор кардан мумкин аст?
Азбаски гурӯҳи озоди орто-OH ба сиклизатсияи дохилимолекулавӣ ба осонӣ иштирок мекунад, истифодаи бевоситаи салисилалдегид ҷудо кардани маҳсулоти кушодазанҷирро душвор мекунад. Ин мушкилро бо муҳофизати муваққатии гурӯҳи OH-и фенолӣ ҳал кардан мумкин аст.
Масалан, ҳангоми реаксияи 2-(метоксиметокси)бензалдегид бо фосфоноацетат дар толуол зери %4 mol пиперидин ва %20 mol кислотаи уксус, фосфоноциннамати кушодазанҷир ҳамчун омехтаи 95:5 (E)/(Z) ҳосил шуда, изомери тозаи (E) бо %65 ҳосил ҷудо шудааст. Сипас гурӯҳи муҳофизатӣ хориҷ карда шуда, агар лозим бошад, ба химияи минбаъдаи кумарин гузаштан мумкин аст.
Фосфорилкунии бевоситаи кумарини пешакӣ омодашуда
Синтези кумарин-3-фосфонат танҳо ба конденсатсияи салисилалдегид такя намекунад. Барои бевосита ташаккул додани пайванди C–P дар мавқеи C3-и ҳалқаи кумарини пешакӣ омодашуда усулҳои гуногуни оксидкунанда ва каталитикӣ таҳия шудаанд.
| Равиш | Реагент/катализатори асосӣ | Иҷро ё хусусияти асосии дар манбаъ додашуда | Маҳдудияти муҳим |
|---|---|---|---|
| Фосфорилкунии радикалии Mn(III) | Mn(OAc)3 + диалкил фосфит, AcOH | Дар мисоли аввал 5,7-диметокси-4-метилкумарин → маҳсулот %87 | Талаби оксидкунандаи стехиометрӣ |
| Системаи Ag(I)/Mg | AgNO3/Mg(NO3)2 | Одатан %45–65 | Дар фосфитҳои алкилии дароз ҳосил пасттар; баъзе субстратҳои OH/NH2 ноком |
| Ag(I)/BiCl3 | AgNO3/BiCl3, CH2Cl2, 50 °C | %64–84 | Бо доираи муайяни субстрат арзёбӣ шудааст |
| Системаи Pd | PdCl2/bipy/K2S2O8 | %27–74 | Ҳосили миёна ва тағйирёбанда |
| Системаи Cu | CuCl2/K2S2O8, MeCN, 100 °C | Дар ивазкунандаҳои электрондиҳанда беҳтар | Кумарини 6,7-дигидрокси ва 7-амино маҳсулоти мақсаднок надод |
| Электрохимиявӣ | Комплексҳои Mn/Co ё Mn/Ni bipy | Дар системаҳои гуногун тақрибан %50–73 | Таъсири ҳалкунанда хеле қавӣ |
| Декарбоксилативӣ | CuCl (%15 mol), DTBP, MeCN, 110 °C | Аз кислотаҳои кумарин-3-карбоксилӣ %62–76 | Шароити радикалӣ; TEMPO реаксияро боздоштааст |
| Пайвастшавии салибии Pd | 3-бромокумарин + диэтил фосфит, Pd(PPh3)4 | Роҳи бевоситаи пайвастшавӣ барои пайванди C3–P | Кумарини пешакӣ 3-бромонидашударо талаб мекунад |
Чаро таҷрибаи TEMPO муҳим аст?
TEMPO радикали устувори нитроксидӣ мебошад, ки метавонад радикалҳои карбонмарказӣ ва баъзе дигар радикалҳоро гирад. Агар реаксия ҳангоми илова кардани TEMPO сахт боздошта ё комилан қатъ шавад, ин мушоҳида нақши муҳими навъҳои мобайнии радикалиро дар реаксия дастгирӣ мекунад. Дар манбаъ боздошта шудани реаксия бо TEMPO дар фосфорилкунии кумарин бо миёнаравии Ag(I) ва дар фосфорилкунии декарбоксилативӣ бо CuCl/DTBP ҳамчун назорат ба фоидаи механизми радикалӣ истифода шудааст.
Ин таҷриба худ аз худ сохтори ҳамаи марҳилаҳои мобайниро исбот намекунад; танҳо далели механизмӣ медиҳад, ки роҳи радикалӣ муҳим аст.
Таъсири ҳалкунанда дар фосфорилкунии электрохимиявӣ
Дар системаи MnCl2(bipy)/CoCl2(bipy) фосфорилкунии электрохимиявии кумарин, 6-метилкумарин ва 7-метилкумарин бо диэтил фосфит ҳосилҳои %55–70 додааст. Ҳангоми истифодаи танҳо CoCl2(bipy) дида шудааст, ки натиҷаҳо аз ҳалкунанда сахт вобастаанд.
| Муҳити электрохимиявӣ | Ҳосили дар манбаъ гузоришшуда |
|---|---|
| Эмулсияи обӣ | Дар ҳар се субстрат %7 |
| %70 этаноли обӣ | %54–69 |
| Ацетонитрил | %59–73 |
Ин муқоиса нишон медиҳад, ки номи “усули электрохимиявӣ” худ аз худ иҷрои реаксияро муайян намекунад; муҳити электролиз низ метавонад ҳосили реаксияро ба таври назаррас тағйир диҳад.
Роҳҳои дигари синтези кумарин-3-фосфонат
Баррасӣ ба ғайр аз фосфорилкунии бевоситаи кумарин стратегияҳои гуногуни дигари ташаккули ҳалқаро низ дар бар мегирад.
- Сиклизатсияи радикалии арилпропиолатҳо: Радикали диалкилфосфорил ба пайванди сегона илова мешавад; радикали алкенилии ҳосилшуда тавассути ҳамлаи дохилимолекулавӣ ба ҳалқаи фенолӣ скелети кумаринро месозад.
- Роҳи фотохимиявӣ: Бо истифода аз фенил фенилпропиолат, 25 W LED-и сабз, Eosin Y (%4 mol), tert-бутил гидропероксид ва диэтил фосфит кумарин-3-фосфонат бо %35 ҳосил гирифта шудааст.
- Каскади Arbuzov + Knoevenagel-и дохилимолекулавӣ: 2-Асилфенил бромоацетатҳо бо триэтил фосфит дар 110 °C бидуни ҳалкунанда гарм карда шудаанд; аввал реаксияи Arbuzov, сипас конденсатсияи дохилимолекулавӣ сурат гирифтааст, аммо кумаринҳои мақсаднок танҳо бо %24–38 ҳосил ҳосил шудаанд.
- Конденсатсияи дохилимолекулавӣ: Пас аз трансэтерификатсия байни фосфоноацетат ва 1,3-дикетон бо басташавии ҳалқа 4-фенасилкумарин-3-фосфонат омода шудааст.
- Аннулятсияи фенол: Фенолҳо бо 2-(диалкоксифосфорил)-3-метоксиакрилатҳо зери катализи TfOH ё MsOH реаксия кардаанд. Гарчанде дар ҳарорати хонагӣ кор карда метавонад, вақти реаксия 6–60 рӯз, яъне хеле дароз аст.
- Роҳи 4-хлорокумарин: 4-Хлорокумарин бо диэтил сианометилфосфонат дар шароити NaH/THF реаксия карда, 4-(сианометил)кумарин-3-фосфонат бо %36 ва маҳсулоти иловагии алкилидени экзосиклӣ бо %33 ҳосил шудааст.
- Роҳи арин/DMF/фосфоноацетат: Аз 2-(триметилсилил)фенил трифлат, KF, DMF ва триэтил фосфоноацетат тавассути механизми бисёрмарҳилавии аннулятсия, ки пешниҳод шудааст аз бензин, звиттерион, бензоксетан ва орто-хинон метид мегузарад, кумарин-3-фосфонат омода шудааст.
Чаро химияи минбаъдаи ин пайвастагиҳо ҷолиб аст?
Дар қисми муқаддимавии баррасӣ нишон дода мешавад, ки α-фосфоноциннаматҳо метавонанд дар иловаҳои Michael бо нуклеофилҳои гуногун, синтези сиклопропанҳо ва баъдан омода кардани маҳсулоти гетеросиклии гуногун истифода шаванд. Ҳамзамон будани гурӯҳҳои фосфонат ва эфир дар як системаи фаъолшудаи C=C имкон медиҳад, ки дар табдилҳои минбаъда зиёда аз як маркази реаксия истифода шавад.
Гуфта мешавад, ки ҳосилаҳои кумарин-3-фосфонат низ барои омода кардани сохторҳои гуногуни полисиклӣ истифода шудаанд ва баъзе ҳосилаҳо аз сабаби хосиятҳои флуоресценсиашон барои химияи мавод ҷолибанд. Дар баррасӣ инчунин мисолҳои фаъолияти биологии бар асоси ҳуҷайра барои баъзе ҳосилаҳои α-фосфоноциннамат ва кумарин аз нашрияҳои пешина оварда мешаванд.
Аммо ин баррасӣ баррасии фаъолияти биологӣ нест ва ин мисолҳоро ҳамчун далели нави табобатӣ тавлид намекунад. Мисолҳои биологӣ контексти адабиётӣ мебошанд, ки шарҳ медиҳанд, чаро ин синфи пайвастагиҳо барои синтез ҷолиб аст.
Натиҷаҳое, ки кор дастгирӣ мекунад ва дастгирӣ намекунад
| Баррасӣ дастгирӣ мекунад | Баррасӣ дастгирӣ намекунад |
|---|---|
| Барои дастрасӣ ба α-фосфоноциннаматҳо чанд оилаи боэътимоди синтез бо механизмҳои гуногун вуҷуд дорад. | Барои ҳамаи субстратҳо як усули универсалии беҳтарин вуҷуд дорад. |
| Электроникаи субстрат метавонад ба хемоселективияти Knoevenagel/HWE ва ҳосили фосфорилкунии радикалӣ сахт таъсир расонад. | Ҳар як ивазкунандаи электрондиҳанда ё электронкаш дар ҳамаи усулҳо як хел таъсир мекунад. |
| Системаҳои TiCl4/амин умуман селективияти қавии (E) медиҳанд. | Ҳар реаксияи TiCl4/амин ҳосили миқдорӣ медиҳад. |
| Шароити (i-PrO)3TiCl метавонад дар шароити кинетикии назоратшуда дастрасӣ ба маҳсулоти (Z)-ро таъмин кунад. | Маҳсулоти (Z) дар ҳамаи шароит устувор мемонад. |
| Фосфорилкуниҳои циннамат бо Mn(III) ва Ag(I) профилҳои электронии иловагии субстрат нишон медиҳанд. | Ду усул дар ҳамон субстратҳо мустақиман сар-ба-сар санҷида шудаанд. |
| Системаи TiCl4/пиридин метавонад дар химияи салисилалдегид хемоселективияти қавии кумарин-3-фосфонат нишон диҳад. | Ин хемоселективият дар ҳамаи субстратҳо маънои ҳосили баландро дорад. |
| Барои бисёр фосфорилкуниҳои кумарин таҷрибаҳои назоратӣ мавҷуданд, ки хусусияти радикалиро дастгирӣ мекунанд. | Ҳар навъи мобайнӣ бевосита ба таври спектроскопӣ мушоҳида шудааст. |
| Дар баррасӣ баъзе фарқиятҳои стереохимиявӣ ва ҳосил дар адабиёти пешина ошкоро муҳокима шудаанд. | Ҳамаи зиддиятҳои адабиёти гузашта бо таҷрибаҳои нав ҳал шудаанд. |
Усул ва Натиҷаҳои Кор
Ин кор чӣ гуна баррасӣ аст?
Ин нашрия маҷмӯи нави маълумоти таҷрибавӣ тавлид накардааст. Муаллифон адабиёти нашршудаи химияи органикиро дар бораи синтези α-фосфоноциннаматҳо ва аналогҳои ҳалқавии онҳо аз рӯйи синфҳои реаксия ва стратегияҳои ташаккули пайванд ҷамъ оварда, ба таври интиқодӣ муқоиса кардаанд.
Дар манбаъ протоколи баррасии систематикии навъи PRISMA, сатри ҷустуҷӯи пойгоҳи додаҳо, шумораи сабтҳои ибтидоӣ, меъёрҳои дохилкунӣ/хориҷкунӣ ё омори мета-таҳлилӣ гузориш нашудааст. Аз ин рӯ, кор бояд на ҳамчун “баррасии систематикӣ/мета-таҳлил”, балки ҳамчун баррасии фарогири интиқодии химия, ки ба механизм ва интихоби усули синтетикӣ тамаркуз мекунад, арзёбӣ шавад.
Системаи асосии таснифоти баррасӣ
| Усул | Равиши ибтидоӣ | Мантиқи асосии ташаккули пайванд | Ҷанбаи қавӣ аз нигоҳи селективият | Маҳдудияти асосӣ |
|---|---|---|---|---|
| Конденсатсияи Knoevenagel | Фосфоноацетат + алдегид/N-тозилимин | Ташаккули пайванди C=C бо конденсатсия | Адабиёти хеле васеъ ва вариантҳои зиёди каталитикӣ | Рақобати HWE, вобастагии қавӣ аз субстрат, маҳдудият дар кетонҳо |
| Конденсатсия бо миёнаравии триалкиларсин | 2-Бромофосфоноацетат + алдегид | Ташаккули пайванди C=C бо миёнаравии арсин | %71–92, селективияти қавии (E); мувофиқ барои субстратҳои ба кислота/асос ҳассос | Заҳролудии трибутиларсин |
| Фосфорилкунии радикалии Mn(III)/Ag(I) | Эфири циннамати пешакӣ омодашуда + фосфит | Илова кардани пайванди радикалии C–P ба C=C-и мавҷуда | Ду равиши аз ҷиҳати электронӣ иловагӣ | Талаби оксидкунанда/металл ва вобастагӣ аз субстрат |
| Гидрофосфонилкунии бо фосфин катализшаванда | Арилпропиолат + диалкил фосфит | Функсионализатсияи пайванди сегона бо миёнаравии фосфин | Сарфаи марҳила ва равиши редокс-нейтралӣ | Нуклеофилҳои нитрогендор ҳамон вазифаи каталитикиро нишон надоданд |
| Пайвастшавии Heck | Намаки арилдиазоний + α-фосфоноакрилат | Ташаккули пайванди C–C бо катализи Pd | Дастрасии конвергентӣ аз ҳосилаҳои анилин | Прекурсорҳои ҷудогонаи диазоний ва фосфоноакрилат талаб мешаванд |
Хулосаи амалии интихоби усули Knoevenagel
| Ҳадафи синтетикӣ / ҳолати субстрат | Равиши барҷастаи баррасӣ | Сабаб |
|---|---|---|
| Алдегиди оддии ароматӣ, ҳадафи маҳсулоти (E) | TiCl4/амин | Одатан ҳосили боэътимод ва селективияти баланди (E) |
| Алдегиди аз электрон бой | Пирролидин/AcOH ё системаи мувофиқи аминҳои дуюмдараҷа | Роҳи Knoevenagel дар баъзе субстратҳо нисбат ба HWE бартарӣ дорад |
| Алдегиди камэлектрон | Оптимизатсияи пиперидин/AcOH | Реактивият фарқ мекунад; рақобати HWE бояд алоҳида назорат шавад |
| Маҳсулоти тозаи (E) ва афзалияти калон кардани миқёс | Кислотаи фосфоноацетат + ҷудокунии намаки дициклогексиламмоний | Ҷудокунии маҳсулоти геометрии тозаи (E) |
| Ҳадафи маҳсулоти (Z) | Равиши Reetz (i-PrO)3TiCl | Селективияти (Z) дар шароити кинетикӣ |
| Субстрати ба кислота/асос ҳассос | Конденсатсияи бромофосфоноацетат бо миёнаравии триалкиларсин | Селективияти баланди (E) бидуни кислота ва асос; аммо мушкили заҳролудӣ дорад |
| Реактивияти хеле пасти алдегид | Истифодаи N-тозилиминро баррасӣ кардан мумкин аст | Дар мисолҳои манбаъ реактивияти электрофилии баландтар |
| Кетони фаъолнашуда | Катализи оддии амин аксаран кофӣ нест; дар баъзе метилкетонҳо LiH | Бо асоси қавӣ ҳосил кардани енолат лозим шуда метавонад |
Оилаҳои усул барои синтези кумарин-3-фосфонат
| Оилаи усул | Моддаи ибтидоӣ | Табдили асосӣ | Эзоҳи асосӣ |
|---|---|---|---|
| Салисилалдегид Knoevenagel/сиклизатсия | Салисилалдегид + фосфоноацетат | Конденсатсия + басташавии дохилимолекулавии ҳалқа | Хемоселективият ба шароит хеле ҳассос аст |
| Фосфорилкунии кумарини пешакӣ омодашуда | Кумарин + фосфит | Ташаккули пайванди C3–P | Системаҳои Mn, Ag, Cu, Pd ва электрохимиявӣ |
| Фосфорилкунии декарбоксилативӣ | Кислотаи кумарин-3-карбоксилӣ | Ташаккули C–P бо гум кардани CO2 | Бо CuCl/DTBP %62–76 |
| Пайвастшавии салибии 3-бромокумарин | 3-Бромокумарин + фосфит | Пайвастшавии C–P бо катализи Pd | Кумарини пешакӣ функсионализатсияшударо талаб мекунад |
| Аннулятсияи радикалии арилпропиолат | Арилпропиолати орто-фенолӣ + фосфит | Иловаи радикалӣ + басташавии ҳалқа | Ташаккули C–P ва ҳалқаи кумарин метавонанд дар як раванд сурат гиранд |
| Аннулятсияи фенол бо катализи кислота | Фенол + метоксиакрилати фосфорилшуда | Аннулятсия | Бо вуҷуди бартарии ҳарорати хонагӣ, муддати 6–60 рӯз |
Механизм дар баррасӣ чӣ гуна баррасӣ шудааст?
Манбаъ барои ҳамаи реаксияҳо як механизми умумӣ пешниҳод намекунад. Асосҳои механизмии усулҳои гуногун ҷудо мебошанд:
- Дар системаҳои Knoevenagel депротоншавии бо асос миёнаравишуда, илова ба карбонил ва элиминатсия дар ҷои авваланд.
- Дар рақобати HWE тавассути навъи мобайнии дорои фосфор гурӯҳи фосфордор ҷудо шуда, алкени бе фосфор ҳосил мешавад.
- Дар фосфорилкуниҳои Mn(III) ва Ag(I) радикали диалкилфосфорил ба пайванди C=C илова мешавад.
- Дар реаксияи арилпропиолати бо фосфин катализшаванда навъҳои мобайнии звиттерион, алкенилфосфоний ва илиди фосфоний пешниҳод мешаванд.
- Дар салисилалдегидҳо геометрияи маҳсулоти мобайнии кушодазанҷир бо он алоқаманд карда мешавад, ки ҳамлаи дохилимолекулавии гурӯҳи OH ба маркази эфир ё фосфор метавонад синфи маҳсулотро тағйир диҳад.
- Дар каскади арилпропиолат-кумарин радикали фосфорил аввал ба пайванди сегона ва сипас радикали алкенилии ҳосилшуда ба ҳалқаи ароматӣ дохилимолекулавӣ илова мешавад.
- Дар усули арин/DMF механизми аннулятсия тавассути навъҳои мобайнии бензин, звиттерион, бензоксетан ва орто-хинон метид пешниҳод шудааст.
Ифодаи “механизми пешниҳодшуда” дар ин ҷо муҳим аст. Бисёр навъҳои мобайнии механистие, ки дар схемаҳои реаксияи баррасӣ нишон дода шудаанд, маҳсулоти мобайнии таҷрибавии бевосита ҷудошуда нестанд. Гарчанде дар баъзе табдилҳо таҷрибаҳои назоратӣ ё маҳсулоти мобайнии ҷудошуда механизмро тақвият медиҳанд, ҳамаи тирҳо маънои мушоҳидаи мустақимро надоранд.
Оё дар манбаъ муодилаи математикӣ ҳаст?
Мазмуни марказии баррасӣ модели математикӣ нест, балки схемаҳои реаксияи органикӣ мебошанд. Дар манбаъ муодилаи марказии математикӣ, ки протоколи муодилаи Verianla-ро талаб кунад, вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, муодилаҳои суръати кинетикӣ, муодилаҳои термодинамикӣ ё формулаҳои ҳосили реаксия, ки дар манбаъ нестанд, илова нашудаанд.
Миқдорҳое чун фоизи ҳосил, таносуби диастереомер, миқдори эквивалент, фоизи молӣ, ҳарорат ва вақт дар манбаъ ҳамчун шароити таҷриба оварда шудаанд. Инҳо моделҳои мустақили математикӣ нестанд, балки параметрҳои таҷрибавии протоколҳои гуногуни адабиёт мебошанд.
Маҳдудиятҳои муҳими гузоришдиҳӣ дар адабиёти манбаъ
- Дар қисми корҳои кӯҳна таносуби (E)/(Z) ё диастереомер умуман гузориш нашудааст.
- Дар баъзе усулҳо танҳо чанд субстрат омӯхта шудааст; умумисозии васеи субстрат мумкин нест.
- Дар як кори кӯҳна, ки кумарин-3-фосфонат бо истифодаи кетенимин синтез шудааст, тафсилоти реагентҳо ва ҳосили маҳсулот дода нашудааст.
- Дар кори LiH/фуран стереохимияи маҳсулот байни схема ва номгузории таҷрибавӣ номувофиқ аст; муаллифони баррасӣ эҳтимол медиҳанд, ки ин хатои номгузорӣ бошад.
- Ҳосилҳои усулҳои монанд дар нашрияҳои гуногун метавонанд яксон набошанд; мисоли 4-хлорбензалдегид/TiCl4-NMM яке аз намунаҳои равшан аст.
- Азбаски хемоселективияти салисилалдегид ҳатто ба тағйироти хеле хурди амалӣ ҳассос буда метавонад, ҳосили адабиёт набояд худкор ба лабораторияи дигар интиқол дода шавад.
- Азбаски баррасӣ таҷрибаҳои нави сар-ба-сар анҷом надодааст, фоизҳои ҳосили нашрияҳои гуногун набояд ҳамчун як муқоисаи ягонаи назоратшуда хонда шаванд.
Самтҳои кори оянда
Муаллифон ба чор самти асосии рушд таваҷҷуҳ мекунанд. Якум, равишҳои каталитикии асимметрии Knoevenagel ё навъи HWE барои электрофилҳои прохиралӣ, ба монанди кетон ва кетимин, ҳанӯз маҳдуданд. Имкони истифодаи фосфоноциннаматҳои хиралӣ дар химияи каскадии энантиоселективӣ ин соҳаро муҳим месозад.
Самти дуюм ташаккули пайванди C–P бо фоторедокс ва электрохимия мебошад. Мисоли фотохимиявии бо LED-и сабз/Eosin Y гузаронидашуда дар баррасӣ ҳамчун намунаи ибтидоӣ арзёбӣ шудааст, ки нишон медиҳад ин усулҳоро метавон васеътар кард; махсусан катализи дугонаи фоторедокс/металли гузариш аз самтҳои имконпазири оянда аст.
Самти сеюм химияи ҷараён аст. Гузаронидани усулҳои боэътимод ба монанди TiCl4/амин Knoevenagel ва фосфорилкунии Mn(III) ба системаҳои ҷараён ҳамчун самти тадқиқоте пешниҳод шудааст, ки метавонад баъзе мушкилоти калон кардани миқёсро, аз ҷумла вақти дарози реаксия ва истифодаи оксидкунандаи стехиометрӣ, кам кунад. Ин валидацияи химияи ҷараёнест, ки дар мақолаи ҳозира анҷом дода шудааст, нест.
Самти чорум васеъ кардани истифодаи ҳадафноки ин блокҳои сохторӣ мебошад. Муаллифон махсусан барномаҳои химияи дорувориро, ки ферментҳои бо бисфосфонат алоқаманд ба монанди RGGT-ро ҳадаф мегиранд, ва истифодаҳои маводиро, ки аз хосиятҳои флуоресценсии кумарин-3-фосфонатҳо истифода мебаранд, ҳамчун самтҳои имконпазири рушд нишон медиҳанд. Инҳо натиҷаҳои нави биологӣ ё фаъолияти маводии баррасӣ нестанд, балки самтҳои кори оянда мебошанд.
Хулосаи дурусти илмии баррасӣ
Синтези α-фосфоноциннамат ва кумарин-3-фосфонат соҳаро ташкил медиҳад, ки бо як рецепти стандартии реаксия шарҳ дода намешавад. Як скелети мақсаднокро бо стратегияҳои гуногуни пайвандсозӣ сохтан мумкин аст ва интихоби усул бояд аз электроникаи субстрат, изомери геометрии мақсаднок, гурӯҳҳои функсионалии ба реаксия ҳассос, талаботи калон кардани миқёс ва маҳдудиятҳои бехатарӣ вобаста бошад.
Конденсатсияи Knoevenagel платформаи аз ҳама васеъ истифодашуда аст, аммо аз сабаби рақобати HWE ва вобастагии қавӣ аз субстрат оптимизатсия талаб мекунад. Системаҳои TiCl4/амин барои маҳсулоти (E) ҳалли умумии қавӣ мебошанд; равиши назоратшудаи (i-PrO)3TiCl бошад барои дастрасӣ ба маҳсулоти (Z) воситаи муҳим аст. Фосфорилкуниҳои радикалии Mn(III) ва Ag(I) барои субстратҳои дорои электроникаи гуногун рафтори иловагӣ нишон медиҳанд; гидрофосфонилкунии бо фосфин катализшаванда алтернативаи сарфакоронаи марҳила пешниҳод мекунад; роҳи арсин бо вуҷуди селективияти баланд аз сабаби заҳролудӣ нуқсон дорад.
Дар кумарин-3-фосфонатҳо мушкили калон танҳо ташаккули пайванди C–P нест, балки назорат кардани он аст, ки сиклизатсия ба кадом марказ равона мешавад. TiCl4/пиридин барои 3-фосфонокумарин хемоселективияти қавӣ медиҳад, дар ҳоле ки барои ҳадафҳои 2-фосфакумарин шароити DBU/NaI барҷаста аст. Агар фосфоноциннамати кушодазанҷири орто-гидроксилдор ҳадаф бошад, O-муҳофизати муваққатии фенол стратегияи самаранок барои пешгирии сиклизатсияи барвақт мебошад.
Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул
Унвони аслӣ: α-Phosphonocinnamates and Coumarin-3-phosphonates: A Survey of Synthetic Methods
Муаллифон: Igor V. Trushkov; Andrey V. Kuleshov; Vitaly A. Shcherbinin.
Муаллифи масъул: Igor V. Trushkov.
Саҳми баробар: Дар манбаъ изҳорот дар бораи саҳми баробар/ҳаммуаллифи аввал будан нишон дода нашудааст.
Муассиса: N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Leninsky Pr. 47, Moscow 119991, Russia.
Маҷалла: Chemistry.
Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.
Навъи манбаъ: Review — баррасии химиявӣ, ки усулҳои синтетикиро ба таври интиқодӣ муқоиса мекунад.
Сабти библиографӣ: Chemistry 2026, 8(9), 118.
DOI: 10.3390/chemistry8090118
Пайванди расмӣ: https://doi.org/10.3390/chemistry8090118
Хати замонии мақола: Received: 14 Июл 2026; Revised: 13 Август 2026; Accepted: 22 Август 2026; Published: 27 Август 2026.
Ҳамтақризӣ: Chemistry маҷаллаи химияи ҳамтақризшаванда ва дастраси кушода мебошад, ки аз ҷониби MDPI нашр мешавад.
Литсензия: PDF-и манбаъ мегӯяд, ки мақола зери литсензияи Creative Commons Attribution (CC BY) бо дастрасии кушода нашр шудааст.
Ҳолати preprint: Дар манбаи баррасишуда идентификатори алоҳидаи preprint ё версияи preprint нишон дода нашудааст.
Маблағгузорӣ: Russian Science Foundation, grant 24-13-00255; маблағ барои I.V.T. нишон дода шудааст.
Дастрасии маълумот: Манбаъ мегӯяд, ки “маълумоти нав тавлид ё таҳлил нашудааст” ва мубодилаи маълумот ба ин мақола татбиқ намешавад.
Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.
Саҳми муаллифон: Дар манбаъ гуфта шудааст, ки ҳар се муаллиф дар омода кардани баррасӣ саҳм гузошта, версияи нашршударо хонда ва тасдиқ кардаанд; тақсимоти инфиродии вазифаҳои CRediT дода нашудааст.
Маҳдудияти методологии баррасӣ: Манбаъ таҷрибаи нав анҷом надода ва усулҳои баррасишударо дар шароити ягонаи стандартӣ бевосита муқоиса накардааст. Протоколи ҷустуҷӯи систематикии навъи PRISMA ё мета-таҳлил гузориш нашудааст. Азбаски дар нашрияҳои кӯҳна шароити реаксия, таносубҳои (E)/(Z) ва баъзе таъйиноти сохторӣ нопурра ё зиддиятнок буда метавонанд, ҳосилҳо набояд байни нашрияҳои гуногун ҳамчун меъёри назоратшудаи сар-ба-сар тафсир шаванд.
Арзёбии муҳими дохили манбаъ: Баррасӣ онро номувофиқ арзёбӣ мекунад, ки дар як нашрияи конденсатсияи кетон бо миёнаравии LiH барои маҳсулоти 25 дар схема (E), дар қисми таҷрибавӣ бошад (Z) номгузорӣ шудааст ва бар асоси маълумоти спектралӣ эҳтимол медиҳад, ки дар номгузорӣ хатое бошад. Verianla ин арзёбиро ҳамчун тасдиқи нави таҷрибавӣ пешниҳод намекунад.
Маҳдудияти асосии тафсир: Мисолҳои фаъолияти биологӣ, флуоресценсия ва истифодаи синтетикӣ, ки дар баррасӣ оварда шудаанд, ба нашрияҳои гуногуни пешина тааллуқ доранд. Ин баррасӣ таҷрибаи нави фаъолияти биологӣ, самаранокии дору, заҳролудӣ ё фаъолияти мавод анҷом надодааст.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд