تفاعلات كواشف النحاس العضوية

تعتمد آلية الاستبدال النيوكليوفيلي بواسطة مركبات النحاس العضوية منخفضة الرتبة بشكل كبير على بنية الركيزة ومركب النحاس العضوي وظروف التفاعل. أشارت دلائل مبكرة إلى حدوث إزاحة مباشرة من نوع _{SN2 ؛} ^{[ 6 ]} إلا أن نتائج أحدث تشير إلى حدوث إضافة تأكسدية معكوسة للنحاس (I) في رابطة الكربون بالمجموعة المغادرة، مما يُنتج وسيطًا من النحاس (III) يخضع بعد ذلك لحذف اختزالي لتكوين الناتج المزدوج. ^{[ 7 ]} تتنبأ كلتا الآليتين بانعكاس عند ذرة الكربون المحبة للإلكترونات، وهو ما يُلاحظ في عدد من الحالات. ^{[ 8 ]} من ناحية أخرى، تشير التجارب التي أُجريت باستخدام مصائد الجذور الحرة وملاحظة التماثل الضوئي أثناء الاستبدال إلى آلية جذرية. ^{[ 9 ]}

(1)

في عام ١٩٤١، اكتشف خاراش أن كواشف غرينيارد تتفاعل مع سيكلوهكسينون بوجود أيونات النحاس الأحادي (Cu(I))، مما ينتج عنه إضافة ١،٤ بدلاً من إضافة ١،٢. ^{[ ١٠ ]} وقد بشّر هذا العمل بدراسات مستفيضة حول الإضافات المترافقة إلى الإينونات باستخدام مركبات النحاس العضوية. تجدر الإشارة إلى أنه في حال استخدام كاشف غرينيارد (مثل RMgBr)، فإن التفاعل مع الإينون سيجري عبر إضافة ١،٢. أما آلية إضافة ١،٤ لمركبات النحاس العضوية إلى الإينونات فتتم عبر إضافة نيوكليوفيلية لأيونات النحاس الأحادي (Cu(I)) إلى ذرة الكربون بيتا في الألكين لتكوين وسيط نحاس ثلاثي (Cu(III))، يليه حذف اختزالي لأيونات النحاس الأحادي (Cu(I)). ^{[ ١١ ]} في الورقة البحثية الأصلية التي تصف هذا التفاعل، تم تفاعل بروميد ميثيل المغنيسيوم مع إيزوفورون بوجود وبدون إضافة ١ مول% من كلوريد النحاس الأحادي (انظر الشكل). ^{[ 10 ]}

بدون إضافة الملح، يكون الناتج الرئيسي هو الكحول B (42%) الناتج عن إضافة نيوكليوفيلية إلى مجموعة الكربونيل، والدايين C (48%) الناتج عن تفاعل نزع الماء . أما مع إضافة الملح، فيكون الناتج الرئيسي هو الناتج 1،4-أدكت A (82%) مع بعض C (7%).

إضافة 1,6 ممكنة أيضًا، على سبيل المثال في إحدى خطوات الإنتاج التجاري لفولفيسترانت : ^{[ 12 ]}

المتغيرات الانتقائية للإنانتيومرات

تُنتج تفاعلات الإضافة المترافقة الانتقائية للديستيريومرات لمركبات النحاس العضوية الكيرالية كيتونات β-وظيفية بنسبة عالية من الإنتاجية والانتقائية الديستيريومرية. ومن عيوب هذه التفاعلات الحاجة إلى كمية مكافئة كاملة من المادة الأولية النقية ضوئياً . ^{[ 13 ]}

(3)

في الآونة الأخيرة، طُوِّرت طرق تحفيزية انتقائية فراغية تعتمد على إضافة غرينيارد المترافقة المحفزة بالنحاس الأحادي إلى الإينونات. تتضمن الآلية المقترحة عملية تبادل فلزي من كاشف غرينيارد إلى النحاس، وإضافة مترافقة، وحذف اختزالي يحدد معدل التفاعل (انظر المسار العلوي المماثل في المعادلة (2)). ^{[ 14 ]}

(4)

تُعدّ بروبارجيل ميثان سلفينات ركائز مفيدة لتخليق الألينات من معقدات النحاس العضوية المتكافئة. في هذه الحالة، تم توليد المعقدات في الموقع من خلال دمج كاشف غرينيارد، وبروميد النحاس الأحادي ، وبروميد الليثيوم . غالبًا ما تحتاج معقدات النحاس العضوية إلى تنشيط حمض لويس لكي تتفاعل بكفاءة؛ يعمل بروميد المغنيسيوم المُولّد في الموقع كحمض لويس مُنشّط في هذه الحالة. ^{[ 17 ]}

(7)

تُعدّ معقدات ألكينيل النحاس، التي تُحضّر بسهولة عبر تفاعل الكربوكوبريشن، مفيدةً لإدخال مجموعة فينيل في الموضع بيتا لمركب الكربونيل. في هذه الحالة، كما ذُكر أعلاه، يعمل بروميد المغنيسيوم كحمض لويس مُنشّط. ^{[ 18 ]}

(8)

يتميز فتح الإيبوكسيد باستخدام مركبات النحاس العضوية بانتقائية عالية للموقع الأقل إعاقة. ويحدث الاستبدال مع انعكاس كامل للتكوين عند ذرة الكربون المحبة للإلكترونات. ^{[ 19 ]}

(9)

بشكل عام، تتفاعل مركبات النحاس العضوية مع الإلكتروفيلات الأليلية بطريقة تفاعل استبدال نوكليوفيلي ثنائي الجزيء (SN2 _{) من نوع} anti . في التفاعل الموضح أدناه، لوحظ انعكاس شبه كامل للتكوين الفراغي على الرغم من وجود مركز فراغي ثانٍ في الحلقة. ^{[ 20 ]}

(10)

تُستخدم إضافة المركبات النحاسية العضوية على نطاق واسع في التخليق العضوي. وتُعدّ مركبات إيثر الفينيل النحاسية بدائل مناسبة لأيونات الأسيل في تفاعلات الإضافة المترافقة إلى الإينونات. ويمكن تحلل إيثرات الإينول الناتجة إلى 1،4-ثنائي الكيتونات، والتي يصعب الحصول عليها باستخدام كيمياء الكربونيل التقليدية. ^{[ 21 ]}

(11)

يُحسّن استخدام الإضافات مع كمية مكافئة من مركبات النحاس العضوية من سرعة وفعالية العديد من التفاعلات. وتتفاعل هذه المركبات تحديدًا ببطء في غياب حمض لويس. ورغم أن بروميد المغنيسيوم المُتولد في الموقع من تفاعل كواشف غرينيارد مع هاليدات النحاس الأحادي يُمكن أن يؤدي هذا الدور (انظر أعلاه)، فإن أحماض لويس الخارجية مفيدة أيضًا. في وجود إيثرات ثلاثي فلوريد البورون، تستطيع مركبات النحاس العضوية أن تُضاف إلى الإينونات ذات الإعاقة الفراغية بنسبة متوسطة (إذ يصعب تحقيق نفس التحول باستخدام مركبات النحاس العضوية). ^{[ 22 ]}

(12)

يُعدّ إيثرات ثلاثي فلوريد البورون مفيدًا أيضًا كمادة مضافة في تفاعلات سيانوكوبرات ذات الرتبة الأعلى. ويحافظ استخدام مجموعة 2-ثينيل كبديل "وهمي" في السيانوكوبرات على كاشف الليثيوم العضوي ذي القيمة المحتملة المستخدم في تكوين السيانوكوبرات (إذ لا توجد سوى المجموعة الوهمية في النواتج الثانوية المحتوية على النحاس). وفي غياب إيثرات ثلاثي فلوريد البورون، لم يُلاحظ أي تفاعل في هذه الحالة. ^{[ 23 ]}

(13)

تُعدّ تفاعلات الإضافة المترافقة لسيانوكوبرات الرتبة العليا تطبيقًا مفيدًا آخر لإيثرات ثلاثي فلوريد البورون. يتم نقل مجموعة الفينيل بشكل انتقائي في هذا التفاعل (يوجد خطأ في المخطط)؛ وهذا على عكس تفاعلات الاستبدال التي تستخدم نفس الكاشف، والتي ينتج عنها نقل انتقائي لمجموعة الميثيل. ^{[ 24 ]}

(14)

يمكن ألكلة الأمينات الثانوية باستخدام الكوبرات. يعتمد التفاعل على الاقتران التأكسدي لأميد ألكيل النحاس الليثيوم، والذي يُذكر أنه يتكون في الموقع أثناء التفاعل بين ثنائي ألكيل النحاس الليثيوم والأميدات الأولية أو الثانوية. ^{[ 25 ]}