تفاعل سيمونز-سميث

يمكن استخدام تفاعل سيمونز-سميث لتكوين حلقة البروبان من الألكينات البسيطة دون تعقيدات . يُفضل تكوين حلقة البروبان من الألكينات غير الوظيفية وغير _{الكيرالية باستخدام تعديل فوروكاوا (انظر أدناه)، وذلك} باستخدام Et₂Zn و CH₂I₂ في 1،2-ثنائي كلورو الإيثان . ^{[ 17 ]} تتم عملية تكوين حلقة البروبان من الألكينات المنشطة بمجموعات مانحة للإلكترونات بسرعة وسهولة. على سبيل المثال، تُستخدم إيثرات الإينول، _مثل الأوليفينات المستبدلة بمجموعة ثلاثي ميثيل سيليلوكسي، بشكل متكرر نظرًا لارتفاع المردود الناتج. ^{[ 18 ]}

على الرغم من طبيعة الهاليدات الساحبة للإلكترونات ، فإن العديد من هاليدات الفينيل تخضع أيضًا لعملية السيكلوبروبان بسهولة، مما ينتج عنه سيكلوبروبانات مستبدلة بالفلورو والبروم واليود. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

تُعقّد عملية إضافة مجموعة ألكلة إلى ذرة النيتروجين (N -substituted alkenation) عملية إضافة مجموعة سيكلوبروبان إلى الألكينات المستبدلة على ذرة النيتروجين ، وذلك لوجود مسار منافس. يمكن تجاوز هذه المشكلة بإضافة مجموعة حماية إلى ذرة النيتروجين، إلا أن إضافة مجموعات ساحبة للإلكترونات تُقلل من قوة النوكليوفيلية للألكين، مما يُخفض المردود. وقد ثبت أن استخدام كواشف ذات قوة إلكتروفيلية عالية ، مثل فلورو ثنائي يوديد الميثان ( CHFI₂ ) ، بدلاً من _يوديد الميثيل (CH₂I₂ _{) ،} يزيد من المردود في هذه الحالات. ^{[ 21 ]}

في غياب مجموعة موجهة على الأوليفين، تُلاحظ انتقائية كيميائية ضئيلة للغاية. ^{[ 22 ]} ومع ذلك، يُفضّل بشدة استخدام الألكينات ذات النوكليوفيلية العالية مقارنةً بغيرها. على سبيل المثال، يحدث تفاعل السيكلوبروبان بانتقائية عالية عند إينول إيثرات . ^{[ 23 ]}

من أهم جوانب تفاعل سيمونز-سميث التي تُسهم في انتشاره الواسع قدرته على العمل بوجود العديد من المجموعات الوظيفية. ومن بينها، يتوافق التفاعل المُحفَّز بالهالوألكيلزنك مع الألكينات ، والكحولات ، والإيثرات ، والألدهيدات ، والكيتونات ، والأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها، والكربونات ، والسلفونات ، والسلفونات ، والسيليانات ، والستانانات . مع ذلك، تُلاحَظ بعض التفاعلات الجانبية بشكل شائع.

تحدث معظم التفاعلات الجانبية نتيجةً لحموضة لويس للمنتج الثانوي، _ZnI₂ . في التفاعلات التي تُنتج نواتج حساسة للأحماض، يمكن إضافة كمية زائدة من Et₂Zn للتخلص من ZnI₂ _{المتكون} ، مما يُنتج EtZnI الأقل حمضية _. كما يمكن إيقاف التفاعل باستخدام البيريدين ، الذي سيتخلص من _ZnI₂ والكواشف الزائدة . ^{[ 3 ]}

تُلاحَظ مثيلة الذرات غير المتجانسة أيضًا في تفاعل سيمونز-سميث نظرًا لخاصية محبة الإلكترونات لكاربينويدات الزنك. فعلى سبيل المثال، يؤدي استخدام كمية زائدة من الكاشف لفترات تفاعل طويلة في أغلب الأحيان إلى مثيلة الكحولات. ^{[ 24 ]} علاوة على ذلك، يتفاعل كل من Et₂Zn و _CH₂I₂ مع ثيوإيثرات الأليل لتكوين إيليدات الكبريت ، والتي يمكن أن تخضع لاحقًا لإعادة ترتيب سيغماتروبي 2،3 ، ولن تُجري عملية إضافة حلقية البروبان _إلى الألكين في الجزيء نفسه إلا باستخدام كمية زائدة من كاشف سيمونز-سميث _. ^{[ 25 ]}

تتضمن تعديلات فوروكاوا استبدال ثنائي الزنك والنحاس بثنائي ألكيل الزنك، وقد وُجد أن أكثرها نشاطًا هو Et₂Zn . وقد اقتُرحت هذه التعديلات عام ١٩٦٨ كوسيلة لتحويل الأوليفينات القابلة للبلمرة الكاتيونية ، مثل إيثرات الفينيل، إلى سيكلوبروباناتها المقابلة. ^[ _٢٦ ^] كما وُجد أنها مفيدة بشكل خاص في سيكلوبروبنة الكربوهيدرات، إذ تتميز بقابلية تكرار أعلى بكثير من الطرق الأخرى. ^{[ ٢٧} ] ومثل التفاعل غير المعدل، فإن تفاعل فوروكاوا المعدل يتميز بالانتقائية الفراغية ، وغالبًا ^ما يكون أسرع بكثير من التفاعل غير المعدل. مع ذلك، فإن _كاشف Et₂Zn قابل للاشتعال التلقائي ، ولذلك يجب التعامل معه بحذر ^{. [ ٢٨ ]}

يستبدل تعديل شاريت مجموعة _CH₂I₂ الموجودة عادةً في تفاعل سيمونز-سميث بمركبات أريلديازو، مثل فينيلديازوميثان _، في المسار أ. [ ^{29 ] عند} المعالجة بكميات مكافئة من هاليد الزنك، ينتج مركب عضوي زنكي مشابه للكاربينويد المذكور سابقًا. يتفاعل هذا المركب مع جميع الألكينات والألكاينات تقريبًا، بما في ذلك الستايرين والكحولات. وهذا مفيدٌ للغاية، إذ من المعروف أن تفاعل سيمونز-سميث غير المعدل يُزيل بروتونات الكحولات. مع ذلك، وكما هو موضح في المسار ب، يمكن أن يتفاعل المركب الوسيط أيضًا مع مركب الديازو الأولي، مُنتجًا سيس- أو ترانس -1،2-ثنائي فينيل إيثين. إضافةً إلى ذلك، يمكن أن يتفاعل المركب الوسيط مع الكحولات لإنتاج يودوفينيل ميثان، والذي يمكن أن يخضع بدوره لتفاعل استبدال نوكليوفيلي ثنائي الجزيء ( _SN2 ) لإنتاج ROCHPh ، كما في المسار ج.

تُقلل الطبيعة المحبة للإلكترونات العالية لكاربينويد الزنك من نطاق استخدام تفاعل سيمونز-سميث الحلقي للبروبان، ليقتصر على الألكينات الغنية بالإلكترونات وتلك التي تحمل مجموعات تنسيقية جانبية، وأكثرها شيوعًا الكحولات. في عام ١٩٩٨، حددت مجموعة شي كاربينويد زنك جديدًا يتكون من ثنائي إيثيل الزنك وحمض ثلاثي فلورو أسيتيك وثنائي _يوديد الميثان ، _على شكل CF₃CO₂ZnCH₂I . ^[ _٣٠ ^] يتميز كاربينويد الزنك هذا بنوكليوفيلية أعلى بكثير، مما يسمح بالتفاعل مع الألكينات غير الوظيفية والفقيرة بالإلكترونات، مثل فينيل البورونات . ^{[ ٣١ ]} يُحدث عدد من المُعدِّلات الحمضية تأثيرًا مشابهًا، ولكن حمض ثلاثي فلورو أسيتيك هو الأكثر استخدامًا. كما أن تعديل شي لتفاعل الحلقي للبروبان يتميز ^{بالانتقائية} الفراغية . وقد أدى المزيد من البحث في الأحماض الأمينية إلى تطوير نسخة غير متماثلة من هذا التفاعل. ^{[ ٣٢ ]}

على الرغم من عدم شيوع استخدامها، فقد تم تحضير كواشف سيمونز-سميث التي تُظهر خصائص تفاعلية مشابهة لخصائص الزنك من مركبات الألومنيوم والساماريوم بوجود CH₂IX . ^{[ 33 ]} وباستخدام هذه الكواشف، يمكن إجراء تفاعل حلقي انتقائي للكحولات الأليلية والأوليفينات المعزولة بوجود بعضها البعض. يُعد يوديد يودو أو كلورو ميثيل ساماريوم في رباعي هيدروفيوران كاشفًا ممتازًا لإجراء تفاعل حلقي انتقائي للكحول الأليلي، ويُفترض أن ذلك يتم عن طريق _{التمخلب} مع مجموعة الهيدروكسيل. ^{[ 34 ]} _{في المقابل، فإن} استخدام كواشف ثنائي ألكيل (يودو ميثيل) ألومنيوم في ثنائي _كلورو ميثان يُؤدي إلى إجراء تفاعل حلقي انتقائي للأوليفين المعزول. ^{[ 35 ]} تسمح خصوصية هذه الكواشف بوضع مركبات السيكلوبروبان في أنظمة متعددة الروابط غير المشبعة، حيث تقوم الكواشف القائمة على الزنك بتكوين حلقة سيكلوبروبان كاملة وغير انتقائية. على سبيل المثال، يقوم مركب i - _Bu3Al بتكوين حلقة سيكلوبروبان في الجيرانيول عند الموضع 6، بينما يقوم مركب Sm/Hg بتكوين حلقة سيكلوبروبان عند الموضع 2، كما هو موضح أدناه.

ومع ذلك، يتطلب كلا التفاعلين كميات قريبة من الكمية المتكافئة من المركب المعدني الأولي، ويجب تنشيط Sm/Hg باستخدام HgCl ₂ شديد السمية .

يتشكل وسيط حلقي بروبان مُعدّل بتقنية فوروكاوا، ناتج عن تفاعل سيمونز-سميث، في عملية تخليق إسترات غاما كيتو من إسترات بيتا كيتو. يرتبط كاشف سيمونز-سميث أولًا بمجموعة الكربونيل ، ثم بذرة الكربون ألفا في شبه الإينول الناتج عن التفاعل الأول. يُشكّل هذا الكاشف الثاني وسيط حلقي بروبيل، الذي يتفكك سريعًا إلى الناتج. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

يؤدي تفاعل سيمونز-سميث المعدل وفقًا لفوروكاوا إلى تكوين مركبات حلقية بروبانية من نوع أميدو-سبيرو [2.2] سيكلوبنتان ، والتي تتميز بحلقتين حلقيتين بروبيليتين تشتركان في ذرة كربون واحدة. كما يتكون ناتج أحادي الحلقي البروباني. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

تمت مراجعة تفاعلات السيكلوبروبان في تخليق المنتجات الطبيعية . ^{[ 40 ]} يُعد مثبط بيتا لاكتاماز، سيلاستاتين، مثالًا توضيحيًا لتفاعل سيمونز-سميث في تخليق المنتجات الطبيعية. يتم إجراء سيكلوبروبان سيمونز-سميث على بديل أليل في المادة الأولية، ثم تُزال مجموعة الحماية من الحمض الكربوكسيلي لاحقًا عن طريق الأوزونوليز لتكوين المركب الأولي .

يُستخدم تفاعل سيمونز-سميث في تخليق GSK1360707F ، ^{[ 41 ]} وروبانيكانت ^{، [ 42 ]} وأونغليزا (ساكساغليبتان) . ^{[ 43 ]}