آلية E i
في الكيمياء العضوية ، تُعرف آلية الحذف الداخلي ( Ei )، أو الحذف المتزامن الحراري ، أو الحذف المتزامن الحلقي ، بأنها نوع خاص من تفاعلات الحذف ، حيث يغادر بديلان متجاوران على هيكل الألكان في آنٍ واحد عبر حالة انتقالية حلقية لتكوين ألكين في عملية حذف متزامن . [ 1 ] يتميز هذا النوع من الحذف بأنه مُنشط حراريًا ولا يتطلب كواشف إضافية، على عكس عمليات الحذف العادية التي تتطلب حمضًا أو قاعدة ، أو التي غالبًا ما تتضمن وسائط مشحونة. وتُلاحظ هذه الآلية التفاعلية بكثرة في عملية التحلل الحراري .
الميزات العامة
تُصنّف المركبات التي تخضع لتفاعلات الحذف عبر حالات انتقالية حلقية عند التسخين، في غياب أي كواشف أخرى، ضمن تفاعلات E i . وبحسب المركب، يحدث الحذف عبر حالة انتقالية رباعية أو خماسية أو سداسية الحلقات. [ 1 ] [ 2 ]

يجب أن يكون الحذف متزامنًا وأن تكون الذرات في مستوى واحد بالنسبة لحالات الانتقال ذات الحلقات الرباعية والخماسية، [ 3 ] ولكن لا يشترط أن تكون الذرات في مستوى واحد بالنسبة لحالات الانتقال ذات الحلقات السداسية. [ 1 ]

هناك قدر كبير من الأدلة التي تدعم وجود آلية E i، مثل: 1) وُجد أن حركية التفاعلات من الرتبة الأولى، [ 4 ] 2) لم يؤثر استخدام مثبطات الجذور الحرة على معدل التفاعلات، مما يشير إلى عدم وجود آليات للجذور الحرة [ 5 ] [ 6 ] 3) تشير دراسات النظائر لحذف كوب إلى أن روابط CH وCN تنكسر جزئيًا في الحالة الانتقالية، [ 7 ] وهذا مدعوم أيضًا بحسابات تُظهر استطالة الرابطة في الحالة الانتقالية [ 8 ] و4) بدون تدخل آليات أخرى، تعطي آلية E i حصريًا نواتج حذف syn.
تؤثر عوامل عديدة على تركيب نواتج تفاعلات E i ، ولكنها عادةً ما تتبع قاعدة هوفمان، حيث تفقد ذرة هيدروجين بيتا من الموضع الأقل استبدالاً، مما ينتج عنه الألكين الأقل استبدالاً (عكس قاعدة زايتسيف ). [ 1 ] تشمل بعض العوامل المؤثرة على تركيب الناتج التأثيرات الفراغية ، والاقتران ، واستقرار الألكين المتكون.
بالنسبة للركائز غير الحلقية، يكون المتصاوغ Z هو الناتج الثانوي عادةً بسبب تفاعل غوش غير المستقر في الحالة الانتقالية، ولكن الانتقائية لا تكون عالية عادةً. [ 2 ]

يُظهر التحلل الحراري لـ N,N- ثنائي ميثيل-2-فينيل سيكلوهكسيل أمين-N-أكسيد كيف تؤثر التأثيرات التوافقية واستقرار الحالة الانتقالية على تركيب المنتج للركائز الحلقية. [ 2 ]

في المتصاوغ العابر ، يوجد ذرتان من الهيدروجين في الوضع β في الوضع cis يمكنهما الحذف. الناتج الرئيسي هو الألكين المترافق مع حلقة الفينيل، ويُعزى ذلك على الأرجح إلى تأثيره المُثبِّت على الحالة الانتقالية. أما في المتصاوغ المقابل ، فيوجد هيدروجين واحد فقط في الوضع β في الوضع cis يمكنه الحذف، مما ينتج عنه المتصاوغ الموضعي غير المترافق كناتج رئيسي.
التحلل الحراري للإستر (الأسيتات)
يُعدّ التحلل الحراري للإسترات مثالاً على تفاعل الإزالة المتزامنة الحرارية . فعند تعريضها لدرجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية، يمكن للإسترات التي تحتوي على ذرات هيدروجين بيتا أن تُزيل حمض الكربوكسيل عبر حالة انتقالية سداسية الحلقات، مما ينتج عنه ألكين. [ 2 ] [ 6 ]

تم استخدام الوسم النظائري لتأكيد حدوث حذف متزامن أثناء التحلل الحراري للإستر في تكوين الستيلبين . [ 9 ]

أساس الكبريت
إزالة السلفوكسيد
وُجد أن β-هيدروكسي فينيل سلفوكسيدات تخضع لإزالة حرارية من خلال حالة انتقالية حلقية خماسية الأعضاء، مما ينتج عنه β-كيتو إسترات وميثيل كيتونات بعد التماكب وحمض سلفينيك . [ 10 ]

يمكن تكوين الكحولات الأليلية من β-هيدروكسي فينيل سلفوكسيدات التي تحتوي على β'-هيدروجين من خلال آلية E i ، مما يؤدي إلى عدم التشبع β،γ . [ 11 ]

وُجد أن مركبات 1,3-دايين تتشكل عند معالجة كحول أليلي بكبريتيد أريل في وجود ثلاثي إيثيل أمين . [ 12 ] في البداية، يتشكل إستر سلفينات، يليه إعادة ترتيب سيغماتروبي [2,3] لإنتاج سلفوكسيد أليلي يخضع لحذف حراري متزامن لإنتاج 1,3-دايين.

إقصاء تشوجاييف
يُعدّ تفاعل تشوغاييف عملية تحلل حراري لإستر الزانثات ، ينتج عنها أوليفين . [ 1 ] [ 13 ] ولتكوين إستر الزانثات، يتفاعل الكحول مع ثاني كبريتيد الكربون بوجود قاعدة، مما ينتج عنه زانثات فلزية تُثبّت بواسطة عامل ألكلة (عادةً يوديد الميثيل ). يتكون الأوليفين من خلال الإزالة الحرارية المتزامنة لذرة الهيدروجين بيتا وإستر الزانثات. هذا التفاعل غير قابل للانعكاس لأن النواتج الثانوية الناتجة، وهي كبريتيد الكربونيل وميثانثيول ، مستقرة للغاية.

إن عملية إزالة تشوجاييف تشبه إلى حد كبير عملية التحلل الحراري للإستر، ولكنها تتطلب درجات حرارة أقل بكثير لتحقيق الإزالة، مما يجعلها ذات قيمة للركائز المعرضة لإعادة الترتيب .
تفاعل بورغيس للتجفيف
يُطلق على عملية نزع الماء من الكحولات الثانوية والثالثية لإنتاج الأوليفينات عبر وسيط إستر السلفامات اسم تفاعل بورغيس لنزع الماء . [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] تتميز ظروف التفاعل المستخدمة عادةً بأنها معتدلة للغاية، مما يمنحها بعض المزايا مقارنةً بطرق نزع الماء الأخرى للمواد الحساسة. وقد استُخدم هذا التفاعل خلال أول عملية تخليق كلي للتاكسول لإضافة مجموعة إكسو-ميثيلين إلى الحلقة C. [ 16 ]

أولاً، يحل الكحول محل ثلاثي إيثيل أمين في كاشف بورغيس ، مكوناً وسيط إستر السلفامات. ويؤدي انتزاع ذرة هيدروجين بيتا وإزالة إستر السلفامات من خلال حالة انتقالية حلقية سداسية إلى تكوين الألكين.
إزالة الثيوسلفينات
يمكن أن تُزال الثيوسلفينات بطريقة مشابهة لإزالة السلفوكسيدات. ومن الأمثلة على ذلك تفتت الأليسين إلى ثيوأكرولين، الذي يتحول بدوره إلى فينيلديثيينات . تُعد هذه التفاعلات مهمة في كيمياء مضادات الأكسدة في الثوم ونباتات أخرى من جنس الثوم .

قائم على السيلينيوم
إزالة السيلينوكسيد
استُخدمت عملية إزالة السيلينوكسيد في تحويل الكيتونات والإسترات والألدهيدات إلى مشتقاتها غير المشبعة ألفا وبيتا. [ 1 ] [ 17 ]

آلية هذا التفاعل مشابهة لآلية حذف السلفوكسيد، وهي حذف حراري متزامن عبر حالة انتقالية حلقية خماسية الذرات. تُفضل السيلينوكسيدات على السلفوكسيدات في هذا النوع من التحول نظرًا لزيادة تفاعليتها تجاه حذف بيتا، مما يسمح في بعض الحالات بحدوث الحذف عند درجة حرارة الغرفة. [ 2 ]

يكون حمض الأرين سيلينيك الناتج بعد خطوة الحذف في حالة توازن مع ثنائي فينيل ثنائي السيلينيد ، الذي يمكن أن يتفاعل مع الأوليفينات لإنتاج سيلينيدات بيتا هيدروكسي في الظروف الحمضية أو المتعادلة. أما في الظروف القاعدية، فيتم تثبيط هذا التفاعل الجانبي. [ 18 ]
الاستبعاد اليوناني
يُطلق على عملية نزع الماء من الكحول الأولي في وعاء واحد لإنتاج الألكين من خلال وسيط أورثو -نيتروفينيل سيلينوكسيد اسم حذف غريكو . [ 19 ] [ 20 ]

يبدأ التفاعل بتكوين ملح سيلينوفوسفونيوم يتفاعل مع الكحول لتكوين ملح أوكسافوسفونيوم. يحل أنيون أريل سيلينيوم محل أكسيد ثلاثي بوتيل فوسفين مكونًا مركب ألكيل أريل سيلينيد. ثم يُعالج السيلينيد بفائض من بيروكسيد الهيدروجين، مما يؤدي إلى تكوين السيلينوكسيد الذي يُزيل ذرة الهيدروجين بيتا عبر حالة انتقالية حلقية خماسية، مُنتجًا ألكينًا.

وقد تبين أن مجموعة النيترو الساحبة للإلكترونات تزيد من معدل الإزالة والناتج النهائي للأوليفين.
أساس النيتروجين
القضاء على التأقلم
تُعرف عملية حذف كوب (تفاعل كوب) بأنها حذف أكسيد الأمين الثالثي لإنتاج ألكين وهيدروكسيل أمين عبر آلية E <sub>i</sub> . [ 13 ] [ 21 ] استُخدمت عملية حذف كوب في تخليق مُحاكي مانوبيرانوزيل أمين. [ 22 ] أُكسد الأمين الثالثي إلى أكسيد الأمين باستخدام حمض ميتا -كلوروبيروكسي بنزويك ( m- CPBA)، ثم عُرِّض لدرجات حرارة عالية لإجراء حذف حراري متزامن لذرة الهيدروجين بيتا وأكسيد الأمين عبر حالة انتقالية حلقية، مما ينتج عنه الألكين. تجدر الإشارة إلى أن ذرة الهيدروجين المشار إليها (باللون الأخضر) هي ذرة الهيدروجين الوحيدة المتاحة للحذف المتزامن .

يمكن لأكاسيد الأمينات الحلقية (حلقات تحتوي على النيتروجين مكونة من 5 أو 7 أو 10 ذرات) أن تخضع أيضًا لحذف داخلي متزامن لإنتاج هيدروكسيل أمينات غير حلقية تحتوي على ألكينات طرفية. [ 13 ]
حالات خاصة لحذف هوفمان
آلية حذف هوفمان هي عمومًا E2 ، ولكنها قد تسلك مسار Ei في ظروف معينة. بالنسبة لبعض الجزيئات ذات الإعاقة الفراغية، تقوم القاعدة بنزع بروتون من مجموعة ميثيل على الأمين بدلًا من ذرة الهيدروجين بيتا مباشرةً، مُكَوِّنةً وسيطًا من الإيليد يُزيل ثلاثي ميثيل أمين عبر حالة انتقالية خماسية الحلقات، مُكَوِّنًا الألكين. أكدت دراسات الوسم بالديوتيريوم هذه الآلية من خلال ملاحظة تكوّن ثلاثي ميثيل أمين مُدَوتَر (دون وجود ماء مُدَوتَر، والذي يتكوّن عادةً من آلية E2). [ 23 ]

تخضع عملية حذف هوفمان المعدلة بواسطة ويتيج لنفس آلية E i ، ولكن بدلاً من استخدام أكسيد الفضة والماء كقاعدة، تستخدم عملية ويتيج المعدلة قواعد قوية مثل ألكيل الليثيوم أو KNH2/NH3 السائل. [ 24 ] [ 25 ]
إزالة اليودوسو
وُجد أن يوديدات الألكيل الثانوية والثالثية التي تحتوي على مجموعات ساحبة للإلكترونات بقوة على ذرة الكربون ألفا تخضع لحذف متزامن حلقي عند تعرضها لحمض ميتا -كلوروبنزويك ( m- CPBA). [ 26 ] يُقترح أن التفاعل يمر عبر وسيط يودوزو قبل الحذف المتزامن لحمض الهيبويودوز .

لا يشمل نطاق هذا التفاعل يوديدات الألكيل الأولية لأن وسيط اليودوسو يُعاد ترتيبه إلى وسيط الهيبويوديت، الذي يتحول، في ظل ظروف التفاعل، إلى كحول. تعمل المجموعات الساحبة للإلكترونات بقوة على كبح مسار إعادة الترتيب، مما يسمح لمسار الحذف المتزامن الحلقي بالسيطرة .
مراجع
- 1 2 3 4 5 6 مارس، جيري (2007). الكيمياء العضوية المتقدمة (الطبعة السادسة ). نيويورك: وايلي. ISBN 978-0471720911.
- 1 2 3 4 5 كاري، إف إيه؛ صنبرغ، آر جيه. الكيمياء العضوية المتقدمة: التفاعل والتخليق ، الطبعة الخامسة؛ الجزء ب؛ سبرينغر: نيويورك، 2010
- ↑ برانكو، ج. (1997). "دراسات نظرية لتفاعل الإزالة الحرارية المتزامنة لأكسيد الأمين العضوي، والسلفوكسيد، والفوسفوكسيد باستخدام طرق ab initio وطرق الكثافة الوظيفية". الكيمياء النظرية 389 257-263.
- ↑ أوكونور، جي إل؛ نايس، إتش آر (1953). "دراسات إضافية حول تفاعل تشوجاييف والتفاعلات ذات الصلة". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 75 2118-.
- ↑ بارتون، دي إتش آر؛ هيد، إيه جيه؛ ويليامز، آر جيه (1953). "التخصص الفراغي في تفاعلات الإزالة الحرارية. الجزء الثالث. التحلل الحراري لـ (−)-بنزوات المنثيل". مجلة الجمعية الكيميائية 453 1715- .
- 1 2 أنسلين، إي في؛ دوغيرتي، دي إيه الكيمياء العضوية الفيزيائية الحديثة ، ميردزيك، جيه، محرر. كتب العلوم الجامعية، 2006.
- ↑ رايت، د. ر.؛ سيمز، ل. ب.؛ فراي، أ. (1983). "تأثيرات النظائر الحركية للكربون-14 ودراسات حركية في تفاعلات الإزالة المتزامنة لأكاسيد (2-فينيل إيثيل) ثنائي ميثيل أمين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 105 3714-.
- ↑ كان، إس دي؛ إريكسون، جيه إيه (1994). "دراسات نظرية لتفاعلات الإزالة الحرارية المتزامنة. المعدلات النسبية لإزالة فورمات الإيثيل، وزانثات الإيثيل، وفوسفينات الإيثيل". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 116 6271-6276.
- ↑ كورتين، دي واي؛ كيلوم، دي بي (1953). "تفاعلات الحذف والاستبدال لـ dl-إريثرو- و dl-ثريو-2-ديوتيرو-1،2-ثنائي فينيل إيثانول ومشتقاته". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 75 6011-.
- ↑ كينوشيتا، م.؛ كونيدا، ن.؛ نوكامي، ج. (1975). "التحلل الحراري لمركبات بيتا-هيدروكسي سلفوكسيد إلى كيتونات". رسائل رباعي السطوح 33 2841-2844.
- ↑ أوكاوارا، ر.؛ أويتا، ك.؛ نوكامي، ج. (1978). "التحلل الحراري لكبريتيدات بيتا هيدروكسي II. تخليق الكحولات الأليلية". رسائل رباعي السطوح 49 4903-4904.
- ↑ وولويتز، س.؛ رايش، هـ. ج. (1982). "تحويل كحولات الأليل إلى 1،3-ديينات عن طريق إعادة ترتيب سيغماتروبي متسلسل للسلفينات-سلفوكسيد [2،3] وحذف متزامن". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 104 7051-7059.
- 1 2 3 4 Kurti, L.; Czako, B. التطبيقات الاستراتيجية للتفاعلات المسماة في التخليق العضوي ، مطبعة أكاديمية، 2005.
- ↑ تايلور، إي. أ.؛ بنتون، إتش. آر. جونيور؛ بورغيس، إي. إم. (1970). "التطبيقات التركيبية لإسترات N-كربوألكوكسي سلفامات". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 92 5224-5226.
- ↑ تايلور، إي. أ.؛ بنتون، إتش. آر. جونيور؛ بورغيس، إي. إم. (1973). "التفاعلات الحرارية لإسترات ألكيل إن-كربوميثوكسي سلفامات". مجلة الكيمياء العضوية 38 26-.
- ↑ هولتون، ر. أ. وآخرون (1994). "أول تخليق كلي للتاكسول. 2. إكمال الحلقتين C و D". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 116 1599-1600.
- ↑ لاور، آر إف؛ يونغ، إم دبليو؛ شاربلس، كيه بي (1973). "تفاعلات السيلينوكسيدات: الإزالة الحرارية المتزامنة وتبادل H2O-18". رسائل رباعي السطوح 22 1979-1982.
- ↑ رايش، هـ. ج.؛ وولويتز، س.؛ تريند، ج. إ.؛ تشاو، ف.؛ ويندلبورن، د. ف. (1978). "الحذف المتزامن لألكيل سيلينوكسيدات. التفاعلات الجانبية التي تشمل أحماض السيلينيك. التأثيرات البنيوية والمذيبة على المعدلات". مجلة الكيمياء العضوية 43 1697-.
- ↑ غريكو، ب.أ.؛ غيلمان، س.؛ نيشيزاوا، م. (1976). "كيمياء السيلينيوم العضوية. تخليق سهل بخطوة واحدة لسيلينيدات ألكيل أريل من الكحولات". مجلة الكيمياء العضوية 41 1485-.
- ↑ يونغ، إم دبليو؛ شاربلس، بي كيه (1975). "تخليق الأوليفينات. تعزيز معدل إزالة ألكيل أريل سيلينوكسيدات بواسطة بدائل ساحبة للإلكترونات". مجلة الكيمياء العضوية 40 947-.
- ↑ كوب، أ.س.؛ فوستر، ت.ت.؛ تاول، ب.هـ. (1949). "التحلل الحراري لأكاسيد الأمين إلى الأوليفينات وثنائي ألكيل هيدروكسيلامينات". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 71 3929-.
- ↑ فاسيلا، أ.؛ ريمن، ل. (2002). "محاكيات منحازة بنيوياً لمانوبيرانوزيلامينات: مثبطات بيتا-مانوسيداز؟". هيلف. شيم. أكتا. 85 1118-.
- ↑ كوب، أ.س.؛ ميهتا، أ.س. (1963). "آلية تفاعل حذف هوفمان: وسيط إيليد في التحلل الحراري لهيدروكسيد رباعي متفرع للغاية". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 85 1949-.
- ^ فيتيج، ج. بولستر، ر. (1957). آن. الكيمياء. 102612- .
- ↑ باخ، آر دي؛ باير، كيه دبليو؛ أندرزيوسكي، دي. (1972). "تعديل ويتيج لتفاعل حذف هوفمان. دليل على آلية ألفا، بيتا". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 94 8608-.
- ↑ رايش، إتش جيه، وبيك، إس إل (1978). "كيمياء مركبات اليود العضوية فائقة التكافؤ. الإزالة المتزامنة لمركبات ألكيل اليودوز". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 100 4888-.
- تفاعلات الإزالة
