اختلال الوظيفة المجاورة
يشير التفاعل الثنائي المتجاور إلى تفاعل كيميائي يتضمن تحولات في مركزين متجاورين (غالباً ذرتي كربون). يمكن تحقيق هذا التحول في مركبات الكربونيل غير المشبعة α،β عبر إضافة مترافقة لنيوكليوفيل إلى الموقع β، متبوعةً بتفاعل إلكتروفيل مع الإينولات الناتج في الموقع α. عندما يكون النيوكليوفيل إينولات والإلكتروفيل بروتونًا ، يُسمى التفاعل إضافة مايكل . [ 1 ]
مقدمة
تؤدي تفاعلات الإضافة الثنائية المتجاورة، في أغلب الأحيان، إلى تكوين روابط جديدة بين ذرتي كربون متجاورتين. وغالبًا ما يحدث هذا بطريقة مُتحكَّم بها فراغيًا، خاصةً إذا تشكلت الرابطتان في آنٍ واحد، كما هو الحال في تفاعل ديلز-ألدر . تُعدّ الروابط المزدوجة المُنشَّطة وسيلةً فعّالةً لإضافة المجموعات الثنائية المتجاورة، لأنها قادرة على العمل ككواشف نيوكليوفيلية وإلكتروفيلية في آنٍ واحد؛ إذ تكون إحدى ذرتي الكربون فقيرةً بالإلكترونات، والأخرى غنيةً بها. في وجود كاشف نيوكليوفيلي وكاشف إلكتروفيلي، تعمل ذرتا الكربون في الرابطة المزدوجة كـ"وسيط"، حيث تنقلان الإلكترونات من الكاشف النيوكليوفيلي إلى الكاشف الإلكتروفيلي، مُكوِّنتين رابطتين كيميائيتين، بدلًا من رابطة واحدة كما هو معتاد.
(1)

في أغلب الأحيان، يكون النيوكليوفيل المستخدم في هذا السياق مركبًا عضويًا فلزيًا، ويكون الإلكتروفيل هاليد ألكيل .
الآلية والكيمياء الفراغية
الآلية السائدة
تتم الآلية على مرحلتين: إضافة β-نوكليوفيلية إلى مركب الكربونيل غير المشبع، متبوعة باستبدال إلكتروفيلي عند ذرة الكربون α للإينولات الناتج .
عندما يكون النيوكليوفيل كاشفًا عضويًا فلزيًا، قد تختلف آليات الخطوة الأولى. وفي بعض الحالات، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت التفاعلات تتم عبر آليات أيونية أو جذرية. [ 2 ] وقد أظهرت الأبحاث أن الخطوة الثانية قد تتم عبر نقل إلكترون واحد عندما يكون جهد اختزال الإلكتروفيل منخفضًا. [ 3 ] يوضح الشكل أدناه مخططًا عامًا يتضمن وسائط أيونية.
(2)

تخضع مركبات الليثيوم العضوية النحاسية لإضافة تأكسدية إلى الإينونات لتعطي، بعد الإزالة الاختزالية لنوع عضوي نحاسي (III)، إينولات الليثيوم المستبدلة في الموضع β. [ 4 ]
In any case, the second step is well described in all cases as the reaction of an enolate with an electrophile. The two steps may be carried out as distinct experimental operations if the initially formed enolate is protected after β-addition. If the two steps are not distinct, however, the counterion of the enolate is determined by the counterion of the nucleophilic starting material and can influence the reactivity of the enolate profoundly.
Stereochemistry
Steric approach control is common in conjugate addition reactions. Thus, in cyclic substrates, a trans relationship between substituents on the α- and β-carbons is common. The configuration at the α-position is less predictable, especially in cases when epimerization can occur. On the basis of steric approach control, the new α-substituent is predicted to be trans to the new β-substituent, and this is observed in a number of cases.[5]
(3)

Scope and limitations
Nucleophiles and electrophiles
Organocopper reagents are the most common nucleophiles for the β-addition step. These reagents can be generated catalytically in the presence of Grignard reagents using either copper(I) or copper(II) salts.[6]
(4)

Copper reagents can also be used stoichiometrically, and among these, organocuprates are the most common (they are more reactive than the corresponding neutral organocopper(I) compounds). The cuprate counterion may affect the addition and subsequent enolate reaction in subtle ways.[7] Additions involving higher-order cuprates must be quenched with a silyl halide before alkylation.[8](5)

When unsymmetrical cuprates are employed, the group whose carbon-copper bond contains less s character is almost always transferred to the β-position. A few exceptions exist, however.[9] In the example below, conducting the reaction in THF led to transfer of the vinyl moiety, while other solvents promoted methyl transfer.
(6)

Enolates can also be used as nucleophiles for vicinal difunctionalization reactions. To prevent simple Michael addition (which culminates in protonation of the enolate intermediate), trapping by the electrophile must be intramolecular.[10]
(7)

Considerations of the electrophile should take into account the nature of the conjugate enolate generated after the first step. Relatively reactive alkylating agents should be used, especially in cases involving the addition of cuprates (enolates resulting from the addition of cuprates are often unreactive). Oxophilic electrophiles should be avoided, if C-alkylation is desired. Electrophiles should also lack hydrogens acidic enough to be deprotonated by an enolate.
مركبات الكربونيل غير المشبعة ألفا، بيتا
تُعدّ الكيتونات الحلقية غير المشبعة ألفا، بيتا أكثر الركائز استخدامًا في تفاعلات إضافة مجموعتين وظيفيتين متجاورتين. وهي تميل إلى أن تكون أكثر تفاعلية من نظائرها غير الحلقية، وتخضع لإضافة مباشرة أقل من الألدهيدات. ويمكن استخدام الأميدات والإسترات لتشجيع الإضافة المترافقة في الحالات التي قد تكون فيها الإضافة المباشرة منافسة (كما هو الحال في إضافة مركبات الليثيوم العضوية). [ 11 ]
(8)

نظراً لحساسية خطوة الإضافة الشديدة للتأثيرات الفراغية، فمن المرجح أن تؤدي البدائل في الموقع بيتا إلى إبطاء التفاعل. تتفاعل الركائز الأسيتيلينية والألينية لإنتاج نواتج تحتفظ ببعض الروابط غير المشبعة. [ 12 ] [ 13 ]
(9)

تطبيقات اصطناعية
توجد في الأدبيات العلمية أمثلة عديدة على تفاعلات إضافة مجموعتين وظيفيتين متجاورتين إلى مركبات الكربونيل غير المشبعة. في أحد هذه الأمثلة، استُخدمت إضافة مجموعتين وظيفيتين إلى اللاكتون غير المشبع 1 في عملية تحضير الإيزوستيجان. وقد أُنجز هذا التحول في وعاء تفاعل واحد. [ 14 ]
(10)

لأن التفاعل يخلق رابطتين جديدتين بدرجة عالية إلى حد ما من التحكم الفراغي، فإنه يمثل طريقة تركيبية متقاربة للغاية.
الظروف التجريبية النموذجية
تُحضّر النيوكليوفيلات العضوية المعدنية المستخدمة في تفاعلات الإضافة المترافقة في أغلب الأحيان في الموقع . ويتطلب ذلك استخدام معدات خالية من الماء وجو خامل. ولأن التحكم في هذه العوامل قد يكون صعبًا في بعض الأحيان، ولأن قوة الكواشف المُحضّرة حديثًا قد تختلف اختلافًا كبيرًا، فإن طرق المعايرة ضرورية للتحقق من نقاء الكواشف. وتوجد عدة طرق معايرة فعّالة. [ 15 ]
عادةً ما تُجرى تفاعلات إضافة مجموعتين وظيفيتين متجاورتين في وعاء واحد، دون الحاجة إلى وسيط إينولات محمي متعادل. مع ذلك، قد يكون من الضروري في حالات معينة حماية وسيط إضافة بيتا. قبل الوصول إلى هذه المرحلة، يمكن إجراء فحوصات للمذيبات والنيوكليوفيلات، وتعديل ترتيب الإضافة، وتعديل الأيونات المضادة لتحسين عملية الوعاء الواحد لمزيج معين من مركب الكربونيل والنيوكليوفيل وعامل الألكلة (أو الأسيلة). من الشائع تعديل المذيب بين الخطوتين؛ فإذا استُخدم مذيب واحد، يُفضل استخدام رباعي هيدروفوران . يجب تجنب المذيبات القطبية غير البروتونية في خطوة الإضافة المترافقة. فيما يتعلق بدرجة الحرارة، تُجرى الإضافات المترافقة عادةً عند درجات حرارة منخفضة (-78 درجة مئوية)، بينما تُجرى الألكلة عند درجات حرارة أعلى قليلاً (من 0 إلى -30 درجة مئوية). قد تتطلب عوامل الألكلة الأقل تفاعلاً درجة حرارة الغرفة.
مراجع
- ↑ تشابديلين، إم جيه؛ هولس، إم. (1990). "التفاعل المزدوج المتجاور: إضافة بيتا إلى ركائز الكربونيل غير المشبعة ألفا، بيتا متبوعة بتفاعل وظيفي ألفا". التفاعلات العضوية . 38 : 227-294. doi : 10.1002/0471264180.or038.02 .
- ↑ كوري، ج.؛ بواز، و. رسائل رباعي السطوح ، 1985 ، 6015؛ 6019.
- ↑ آشبي، سي.؛ أرغيروبولوس، ن. رسائل رباعي السطوح ، 1984 ، 7.
- ↑ هانا، ج.؛ سميث، ج. رسائل رباعي السطوح ، 1975 ، 187.
- ^ إيتو، واي. ناكاتسوكا، م.؛ سايجوسا، تي جي آم. الكيمياء. شركة نفط الجنوب. 1982 , 104 , 7609.
- ^ ج.-ب. ويل، ف. روساك، بول. شركة نفط الجنوب. شيم. الأب. الثاني 1979 , 273.
- ↑ فور، ب.؛ ريفيير، هـ.؛ تانغ، و. رسائل رباعي السطوح 1977 ، 3879.
- ^ ف.-ت. لوه، E. نيجيشي، J. أورغ. الكيمياء. 1985 , 50 , 4762.
- ↑ بوسنر، هـ.؛ ويتن، إي.؛ ستيرلنج، ج.؛ برونيل، ج. رسائل رباعي السطوح ، 1974 ، 2591.
- ↑ أليكسكيس، أ.؛ شابديلاين، ج.؛ بوسنر، هـ. رسائل رباعي السطوح ، 1978 ، 4209.
- ↑ فرانك، دبليو.؛ بهات، في.؛ سوبرامانيان، إس. جيه. أم. كيم. سوس. 1986 ، 108 ، 2455.
- ↑ كارلسون، م.؛ أويلر، ر.؛ بيترسون، ر. ج. أورج. كيم. 1975 ، 40 ، 1610.
- ↑ Bertrand, M.; Gil, G.; Viala, J. Tetrahedron Lett. , 1977 , 1785.
- ^ ديمون، ري؛ شليسنجر، RH؛ بلونت، J. J. أورغ. الكيمياء. 1976 , 41 , 3772.
- ↑ ليبتون، ف.؛ سورنسن، م.؛ سادلر، س.؛ شابيرو، هـ. ج. الكيمياء العضوية المعدنية 1980 ، 186 ، 155.
- التفاعلات العضوية
