تفاعل الاقتران المتقاطع

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

في الكيمياء العضوية ، يُعرف تفاعل الاقتران المتقاطع بأنه تفاعل يتم فيه ربط جزأين مختلفين. ويُعد الاقتران المتقاطع نوعًا فرعيًا من تفاعلات الاقتران الأكثر عمومية. غالبًا ما تتطلب تفاعلات الاقتران المتقاطع استخدام محفزات معدنية . ومن أهم أنواع هذه التفاعلات:

R-م+R′X⟶R-R′+إم إكس{\displaystyle {\ce {RM + R'X -> RR' + MX}}}
R، R' = أجزاء عضوية، عادةً ما تكون أريل ؛
M = مركز المجموعة الرئيسية مثل الليثيوم أو المغنيسيوم؛
X = هاليد

تُستخدم هذه التفاعلات لتكوين روابط كربون-كربون، وكذلك روابط كربون-ذرات أخرى. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] تُعد تفاعلات الاقتران المتقاطع مجموعة فرعية من تفاعلات الاقتران .

حصل كل من ريتشارد إف. هيك ، وإي-إيتشي نيغيشي ، وأكيرا سوزوكي على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2010 لتطويرهم تفاعلات الاقتران المحفزة بالبلاديوم. [ 5 ] [ 6 ]

الآلية

توجد آليات عديدة تعكس الأنواع المتعددة من التفاعلات المتقاطعة، بما في ذلك تلك التي لا تتطلب محفزات معدنية. [ 7 ] ومع ذلك، غالبًا ما يشير مصطلح التفاعل المتقاطع إلى تفاعل محفز بالمعادن بين شريك محب للنواة وشريك محب للإلكترونات.

الآلية المقترحة لتفاعل كومادا (L = الربيطة ، Ar = الأريل ).

في مثل هذه الحالات، تتضمن الآلية عمومًا حذفًا اختزاليًا لـ RR' من L n MR(R') (حيث L = ربيطة غير مشاركة ). يتشكل هذا المركب الوسيط L n MR(R') في عملية من خطوتين من طليعة منخفضة التكافؤ L n M. تؤدي الإضافة التأكسدية لهاليد عضوي (RX) إلى L n M إلى تكوين L n MR(X). بعد ذلك، يخضع الشريك الثاني لعملية تبادل فلزي مع مصدر لـ R' − . الخطوة الأخيرة هي حذف اختزالي لجزئي الاقتران لإعادة توليد العامل الحفاز وإنتاج الناتج العضوي. تتفاعل الركائز غير المشبعة، مثل روابط C(sp)−X و C(sp 2 )−X، بسهولة أكبر، ويعود ذلك جزئيًا إلى سهولة إضافتها إلى العامل الحفاز.

المحفزات

الآلية المقترحة لتفاعل سونوجاشيرا .

تعتمد المحفزات غالبًا على البلاديوم ، الذي يُختار بكثرة نظرًا لتحمله العالي للمجموعات الوظيفية . وتتميز مركبات البلاديوم العضوية عمومًا بثباتها في الماء والهواء. قد تُشكل محفزات البلاديوم مشكلةً لصناعة الأدوية، التي تخضع لأنظمة صارمة فيما يتعلق بالمعادن الثقيلة. ويسعى العديد من الكيميائيين الصيدلانيين إلى استخدام تفاعلات الاقتران في المراحل المبكرة من الإنتاج لتقليل آثار المعادن في المنتج. [ 8 ] كما أن المحفزات غير المتجانسة القائمة على البلاديوم متطورةٌ أيضًا. [ 9 ]

انتشرت بدائل تفاعلات الاقتران المتقاطع القائمة على البلاديوم في العقد الأول من الألفية الثانية، مع ازدياد الاهتمام بالمعادن غير النفيسة والأقل سمية. [ 10 ] تُعدّ المحفزات القائمة على النحاس مفيدة بشكل خاص في تفاعلات الاقتران التي تتضمن روابط بين ذرات غير متجانسة وذرات الكربون. [ 11 ] [ 12 ] كما دُرست أيضًا المحفزات القائمة على الحديد [ 13 ] والكوبالت. [ 14 ] وقد ازداد استخدام المحفزات القائمة على النيكل انتشارًا. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

مجموعات المغادرة

عادةً ما تكون المجموعة المغادرة X في الشريك العضوي هاليدًا ، على الرغم من استخدام إسترات التريفلات والتوسيلات والبيفالات [ 20 ] والكربامات [ 21 ] [ 22 ] وغيرها من أشباه الهاليدات . [ 15 ] [ 23 ] يُعد الكلوريد مجموعة مثالية نظرًا لانخفاض تكلفة مركبات الكلور العضوية. مع ذلك، غالبًا ما تكون روابط C–Cl خاملة للغاية، مما يستدعي استخدام مجموعات مغادرة من البروميد أو اليوديد للحصول على معدلات مقبولة. عادةً ما يكون المعدن الرئيسي في الشريك العضوي المعدني عنصرًا موجبًا كهربائيًا مثل القصدير أو الزنك أو السيليكون أو البورون .

اقتران الكربون-الكربون

تتضمن العديد من عمليات التفاعل المتقاطع تكوين روابط كربون-كربون.

رد فعلسنةالمتفاعل أالمتفاعل بالمحفزملاحظة
اقتران كاديوت-تشودكيفيتش1957RC≡CHspRC≡CXspالنحاسيتطلب قاعدة
اقتران كاسترو-ستيفنز1963RC≡CHspAr-Xsp 2النحاس
توليف كوري-هاوس1967R 2 CuLi أو RMgXsp 3وصفة طبيةsp 2 ، sp 3النحاسنسخة محفزة بالنحاس من إعداد كوتشي ، 1971
وصلة كومادا1972RMgBrsp 2 ، sp 3وصفة طبيةsp 2البلاديوم أو النيكل أو الحديد
رد فعل هيك1972ألكينsp 2Ar-Xsp 2البلاديوم أو النيكليتطلب قاعدة
اقتران سونوجاشيرا1975ArC≡CHspوصفة طبيةsp 3 sp 2البلاديوم والنحاسيتطلب قاعدة
اقتران نيغيشي1977R-Zn-Xsp 3 ، sp 2 ، spوصفة طبيةsp 3 sp 2البلاديوم أو النيكل
وصلة ستيل المتقاطعة1978R-SnR 3sp 3 ، sp 2 ، spوصفة طبيةsp 3 sp 2البلاديوم أو النيكل
رد فعل سوزوكي1979RB(OR) 2sp 2وصفة طبيةsp 3 sp 2البلاديوم أو النيكليتطلب قاعدة
اقتران مورهاشي [ 24 ]1979آر-ليsp 2 ، sp 3وصفة طبيةsp 2Pd or Ru
وصلة هياما1988R-SiR 3sp 2وصفة طبيةsp 3 sp 2Pdيتطلب قاعدة
اقتران فوكوياما1998R-Zn-Isp 3RCO(SEt)sp 2البلاديوم أو النيكلانظر إلى اقتران ليبسكيند-سروجل، الذي ينتج عنه الكيتونات
اقتران ليبسكيند-سروجل2000RB(OR) 2sp 3 ، sp 2RCO(SEt) Ar-SMesp 2Pdيتطلب CuTC ، ويعطي الكيتونات
اقتران نزع الهيدروجين المتبادل2004RHsp، sp 2 ، sp 3R'-Hsp، sp 2 ، sp 3النحاس، والحديد، والبلاديوم، إلخ.يتطلب مؤكسدًا أو نزع الهيدروجين
اقتران متقاطع مزيل للكربوكسيلالعقد الأول من القرن الحادي والعشرينR-CO 2 Hsp 2R'-Xsp، sp 2النحاس، البلاديوملا يتطلب قاعدة تذكر أو لا يتطلب قاعدة على الإطلاق

إن القيود المفروضة على هندسة ذرة الكربون تعيق بشكل أساسي عملية إزالة بيتا-هيدريد عند ارتباطها بالمحفز. [ 25 ]

اقتران الكربون بالذرات غير المتجانسة

تتضمن العديد من تفاعلات الاقتران المتقاطع تكوين روابط بين الكربون والذرات غير المتجانسة (الذرات غير المتجانسة = الكبريت، النيتروجين، الأكسجين). ومن الطرق الشائعة تفاعل بوخوالد-هارتويغ :

رد فعلسنةالمتفاعل أالمتفاعل بالمحفزملاحظة
تفاعل من نوع أولمان1905ArO-MM، ArNH 2 ، RS-M، NC-Msp 3Ar-X (X = OAr، N(H)Ar، SR، CN)sp 2النحاس
تفاعل بوخوالد-هارتويغ [ 26 ]1994R 2 N-Hsp 3وصفة طبيةsp 2Pdاقتران NC، أمين حر من الجيل الثاني
اقتران تشان-لام [ 27 ]1998Ar-B(OR) 2sp 2Ar-NH 2sp 2النحاس

ردود فعل متنوعة

يحفز البالاديوم تفاعل الاقتران المتقاطع بين هاليدات الأريل والأرين المفلور. وتتميز هذه العملية بكونها تتضمن إضافة مجموعة وظيفية إلى رابطة C-H في الأرين الفقير بالإلكترونات . [ 28 ]

في عام ٢٠١٥، اكتشف فريقا البحث بقيادة نيل غارغ وكين هوك فئة جديدة من تفاعلات الاقتران المتقاطع ، حيث تُستخدم الأميدات كشركاء في التفاعل. [ ٢٩ ] يعمل التحفيز بالنيكل على كسر روابط السيانيد القوية النموذجية في الأميدات من خلال الإضافة التأكسدية. [ ٣٠ ] وباستخدام النيكل أو البلاديوم، يمكن تحقيق تحولات في الأميدات، بما في ذلك الأسترة، وتبادل الأميد، والتحلل المائي، وتفاعلات سوزوكي-مياورا، [ ٣١ ] وتفاعلات هيك غير المتماثلة. [ ٣٢ ] [ ٣٣ ] [ ٣٤ ]

التطبيقات

تُعدّ تفاعلات الاقتران المتقاطع مهمة في إنتاج المستحضرات الصيدلانية، [ 4 ] ومن أمثلتها مونتيلوكاست ، وإليتريبتان ، ونابروكسين ، وفارينيكلين ، وريزفيراترول . [ 35 ] ويُعدّ اقتران سوزوكي الأكثر استخدامًا. [ 36 ] كما تُحضّر بعض البوليمرات والمونومرات بهذه الطريقة. [ 37 ]

انظر أيضاً

التقييمات

مراجع

  1. ↑ كورش، كاترينا م.؛ واتسون، دونالد أ . (2019). "التفاعل المتقاطع للإلكتروفيلات غير المتجانسة" . مراجعات كيميائية . 119 (13): 8192-8228 . doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00628 . PMC 6620169. PMID 31184483 .  
  2. ↑ كوربيت، جان بيير؛ ميغاني، جيرار (2006). "تقنيات مختارة حاصلة على براءات اختراع لتفاعلات الاقتران المتقاطع". مراجعات كيميائية . 106 (7): 2651-2710 . doi : 10.1021/cr0505268 . PMID 16836296 . 
  3. ↑ اتجاهات جديدة في الاقتران المتبادل: النظرية والتطبيقات، توماس كولاكوت (محرر)، 2014، رقم ISBN 978-1-84973-896-5
  4. 1 2 كينغ، أ.و.؛ ياسودا، ن. (2004). "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بالبلاديوم في تصنيع المستحضرات الصيدلانية". المركبات العضوية الفلزية في كيمياء العمليات . موضوعات في الكيمياء العضوية الفلزية. المجلد 6. هايدلبرغ: سبرينغر. الصفحات 205-245 . doi : 10.1007/b94551 . ISBN   978-3-540-01603-8.
  5. ↑ «جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2010 - ريتشارد إف. هيك، إي-إيتشي نيغيشي، أكيرا سوزوكي» . NobelPrize.org. 2010-10-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-10-06 .
  6. ↑ يوهانسون سيشورن، كارين سي سي؛ كيتشينغ، ماثيو أو؛ كولاكوت، توماس جيه؛ سنيكوس، فيكتور (2012). " التفاعل المتقاطع المحفز بالبلاديوم: منظور سياقي تاريخي لجائزة نوبل لعام 2010" . Angewandte Chemie International Edition . 51 (21): 5062–5085 . doi : 10.1002/anie.201107017 . PMID 22573393. S2CID 20582425 .  
  7. ↑ صن، تشانغ ليانغ؛ شي، تشانغ جي (2014). "تفاعلات الاقتران الخالية من المعادن الانتقالية". مراجعات كيميائية . 114 (18): 9219-9280 . doi : 10.1021/cr400274j . PMID 25184859 . 
  8. ↑ ثاير، آن (5 سبتمبر 2005). "إزالة الشوائب" . أخبار الكيمياء والهندسة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 ديسمبر 2015 .
  9. ↑ ين، ل.؛ ليبشر، ج . (2007). "تفاعلات اقتران الكربون-كربون المحفزة بواسطة محفزات البلاديوم غير المتجانسة". مراجعات كيميائية . 107 (1): 133-173 . doi : 10.1021/cr0505674 . PMID 17212474. S2CID 36974481 .  
  10. ↑ بويت، ت.؛ بولجر، أ.؛ داندر، ج.؛ جارج، ن. "تنشيط روابط الكربون-أكسجين والكربون-نيتروجين باستخدام التحفيز بعناصر غير ثمينة" . pubs.acs.org . doi : 10.1021/acscatal.0c03334 . PMC 8049354. PMID 33868770. تاريخ الاسترجاع: 14 أبريل 2026 .  
  11. ↑ كوربيت، جان بيير؛ ميغاني، جيرار (2006). "تقنيات مختارة حاصلة على براءات اختراع لتفاعلات الاقتران المتقاطع". مراجعات كيميائية . 106 (7): 2651-2710 . doi : 10.1021/cr0505268 . PMID 16836296 . 
  12. ↑ إيفانو، غويلهيرم؛ بلانشارد، نيكولاس؛ تومي، ماثيو (2008). "تفاعلات الاقتران بوساطة النحاس وتطبيقاتها في تخليق المنتجات الطبيعية والجزيئات الحيوية المصممة". مراجعات كيميائية . 108 (8): 3054-3131 . doi : 10.1021/cr8002505 . PMID 18698737 . 
  13. ↑ روبن ب. بيدفورد (2015). "إلى أي مدى ينخفض ​​تركيز الحديد؟ البحث عن الأنواع النشطة في تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بالحديد". مجلة أبحاث الكيمياء ، 48 (5): 1485-1493 . doi : 10.1021/acs.accounts.5b00042 . PMID 25916260 . 
  14. ^ كاهيز، جيرار. مويوكس، ألبان (2010). “تفاعلات الاقتران المحفز بالكوبالت”. المراجعات الكيميائية . 110 (3): 1435-1462 . دوى : 10.1021 / cr9000786 . بميد 20148539 . 
  15. 1 2 روزن، براد م.؛ كواسدورف، كايل و.؛ ويلسون، دانييلا أ.؛ تشانغ، نا؛ ريسميريتا، آنا ماريا؛ غارغ، نيل ك.؛ بيرسيك، فيرجيل (2011). "تفاعلات الاقتران المتقاطع المحفزة بالنيكل التي تتضمن روابط الكربون-الأكسجين" . مراجعات كيميائية . 111 (3): 1346-1416 . doi : 10.1021/cr100259t . PMC 3055945. PMID 21133429 .  
  16. ↑ تاسكر، سارة ز.؛ ستاندلي، إريك أ.؛ جاميسون، تيموثي ف. (مايو 2014). "التطورات الحديثة في التحفيز المتجانس بالنيكل" . مجلة نيتشر . 509 (7500): 299-309 . doi : 10.1038/nature13274 . ISSN 1476-4687 . PMC 4344729 .  
  17. ^ بافيسكار، بوشان أ. أجمير، براشانت الخامس. تشومبهالي، دهراج س.؛ خان، محمد السادات؛ كوتشاكي، فيتال ج.؛ سينجوبورام، مادهافي؛ لادا ، بوروشوتام ر. (2023-05-01). "التطورات الحديثة في النيكل حفزت تفاعل اقتران سوزوكي-ميورا عبر تنشيط رابطة CO & CN" . الكيمياء والصيدلة المستدامة . 32 100953. دوى : 10.1016/j.scp.2022.100953 . ردمك 2352-5541 . 
  18. ↑ " تفاعل اقتران سوزوكي-مياورا المحفز بالنيكل والجاهز للمعالجة بفضل ثلاثي بروفوس" . pubs.acs.org . doi : 10.1021/acscatal.5c07157 . PMC 12645473. PMID 41307039. تاريخ الاسترجاع: 14 أبريل 2026 .  
  19. ↑ "تفاعلات اقتران سوزوكي-مياورا المحفزة بالنيكل في المذيبات الخضراء" . pubs.acs.org . doi : 10.1021/ol401727y . PMC 3768281. PMID 23879392. تاريخ الاسترجاع: 14 أبريل 2026 .  
  20. ↑ كواسدورف، كايل دبليو؛ تيان، شيا؛ غارغ، نيل ك. (5 نوفمبر 2008). "تفاعلات الاقتران المتقاطع لبيفالات الأريل مع أحماض البورونيك". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 130 (44): 14422-14423 . doi : 10.1021/ja806244b . ISSN 0002-7863 . 
  21. ↑ كواسدورف، كايل؛ راينر، ميشيل؛ بتروفا، كراستينا؛ غارغ، نيل. "تفاعل سوزوكي-مياورا لربط كربامات الأريل، والكربونات، والسلفامات" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 131 (49): 17748 – عبر الجمعية الكيميائية الأمريكية.
  22. ↑ ميسغاناو، تيهيتينا؛ سيلبرشتاين، أماندا ل.؛ رامغرين، ستيفن د.؛ ناثيل، نوح ف. فاين؛ هونغ، شين؛ ليو، بينغ؛ غارغ، نيل ك. (2011-08-08). "الأمينة المحفزة بالنيكل لكربامات الأريل والاقترانات المتقاطعة الانتقائية للموقع المتسلسلة" . العلوم الكيميائية . 2 (9): 1766-1771 . doi : 10.1039/C1SC00230A . ISSN 2041-6539 . PMC 6520651 .  
  23. ↑ سميث، مايكل ب.؛ مارش، جيري (2007)، الكيمياء العضوية المتقدمة: التفاعلات والآليات والبنية ( الطبعة السادسة)، نيويورك: وايلي-إنترساينس، ص 792، ISBN   978-0-471-72091-1
  24. ↑ مورهاشي، شونيتشي؛ يامامورا، ماساكي؛ ياناغيساوا، كينيتشي؛ ميتا، نوبواكي؛ كوندو، كاورو (1979). "التخليق الانتقائي الفراغي للألكينات وكبريتيدات الألكينيل من هاليدات الألكينيل باستخدام محفزات البلاديوم والروثينيوم". مجلة الكيمياء العضوية . 44 (14): 2408-2417 . doi : 10.1021/jo01328a016 . ISSN 0022-3263 . 
  25. ↑ كلايدن، ج.؛ جريفز، ن.؛ وارين، س. الكيمياء العضوية ، الطبعة الثانية؛ مطبعة جامعة أكسفورد: أكسفورد، المملكة المتحدة، 2012. ص 1069-1102.
  26. ↑ رويز-كاستيلو، ب.؛ بوخوالد، س. ل. (2016). "تطبيقات تفاعلات الاقتران المتقاطع C–N المحفزة بالبلاديوم" . مراجعات كيميائية . 116 (19): 12564–12649 . doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00512 . PMC 5070552. PMID 27689804 .  
  27. ↑ جينيفر إكس. كياو؛ باتريك واي إس لام (2011). "التطورات الحديثة في تفاعل اقتران تشان-لام: تفاعلات الاقتران المتقاطع بين روابط الكربون والذرات غير المتجانسة المحفزة بالنحاس مع أحماض البورونيك ومشتقاتها". في دينيس جي. هول (محرر). أحماض البورونيك: التحضير والتطبيقات في التخليق العضوي والطب والمواد . وايلي-في سي إتش. الصفحات 315-361 . doi : 10.1002/9783527639328.ch6 . ISBN  978-3-527-63932-8.
  28. ↑ م. لافرانس؛ سي. إن. راولي؛ تي. كيه. وو؛ ك. فانيو (2006). "الأريلة المباشرة التحفيزية بين الجزيئات لمركبات البيرفلوروبنزين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 128 (27): 8754-8756 . Bibcode : 2006JAChS.128.8754L . CiteSeerX 10.1.1.631.607 . doi : 10.1021/ja062509l . PMID 16819868 .  
  29. ↑ هي، ليانا؛ فاين ناثيل، نوح ف.؛ شاه، تيجاس ك.؛ بيكر، إيما ل.؛ هونغ، شين؛ يانغ، يون فانغ؛ ليو، بينغ؛ هوك، ك.ن.؛ غارغ، نيل ك. "تحويل الأميدات إلى إسترات عن طريق تنشيط روابط C–N للأميد باستخدام النيكل كعامل حفاز" . مجلة نيتشر . 524 (7563): 79–83 . doi : 10.1038/nature14615 . ISSN 1476-4687 . PMC 4529356 .  
  30. ↑ بويت، تيموثي ب.؛ بولجر، آنا س.؛ داندر، جاكوب إي.؛ جارج، نيل ك. (16 أكتوبر 2020). " تنشيط روابط الكربون-أكسجين والكربون-نيتروجين باستخدام التحفيز بعناصر غير ثمينة" . مجلة ACS للتحفيز . 10 (20): 12109-12126 . doi : 10.1021/acscatal.0c03334 . PMC 8049354. PMID 33868770 .  
  31. ↑ ويرز، نيكولاس أ.؛ بيكر، إيما ل.؛ غارغ، نيل ك. "تفاعل اقتران سوزوكي-مياورا للأميدات المحفز بالنيكل" . مجلة نيتشر كيمستري . 8 (1): 75-79 . doi : 10.1038/nchem.2388 . ISSN 1755-4349 . 
  32. ↑ بولجر، آنا س.؛ نصر الله، دانيال ج.؛ ميزا، أريسميل تينا؛ جارج، نيل ك. (14 فبراير 2024). "تفاعلات ميزوروكي-هيك الحلقية المحفزة بالنيكل والموجهة انتقائيًا للإلكترونات الأميدية" . العلوم الكيميائية . 15 (7): 2593-2600 . doi : 10.1039/D3SC05797F . ISSN 2041-6539 . 
  33. ↑Dander, J.; Garg, N. "Breaking Amides Using Nickel Catalysis". pubs.acs.org. doi:10.1021/acscatal.6b03277. PMC 5473294. PMID 28626599. Retrieved 2026-05-20.
  34. ↑Meng, Guangrong; Szostak, Michal (2016-06-15). "Palladium-catalyzed Suzuki–Miyaura coupling of amides by carbon–nitrogen cleavage: general strategy for amide N–C bond activation". Organic & Biomolecular Chemistry. 14 (24): 5690–5707. doi:10.1039/C6OB00084C. ISSN 1477-0539.
  35. ↑Cornils, Boy; Börner, Armin; Franke, Robert; Zhang, Baoxin; Wiebus, Ernst; Schmid, Klaus (2017). "Hydroformylation". Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds. pp. 23–90. doi:10.1002/9783527651733.ch2. ISBN 978-3-527-32897-0.
  36. ↑Roughley, Stephen D.; Jordan, Allan M. (2011). "The Medicinal Chemist's Toolbox: An Analysis of Reactions Used in the Pursuit of Drug Candidates". Journal of Medicinal Chemistry. 54 (10): 3451–3479. doi:10.1021/jm200187y. PMID 21504168.
  37. ↑Hartwig, J. F. Organotransition Metal Chemistry, from Bonding to Catalysis; University Science Books: New York, 2010. ISBN 1-891389-53-X