his publication contains the competition problems (Volume 2) from the 21st – 40th International Chemistry Olympiads (ICHO) organized in the years 1989 – 2008 and is a continuation of the publication that appeared last year as Volume 1 and contained competition problems from the first twenty ICHOs. The whole review of the competition tasks set in the ICHO in its fourtyyear history is a contribution of the ICHO International Information Centre in Bratislava (Slovakia) to the development of this world known international competition. This Volume 2 contains 154 theoretical and 46 practical competition problems from the mentioned years. The review as a whole presents altogether 279 theoretical and 96 practical problems. In the elaboration of this collection the editor had to face certain difficulties because the aim was not only to make use of past recordings but also to give them such a form that they may be used in practice and further chemical education. Consequently, it was necessary to make some corrections in order to unify the form of the problems. However, they did not concern the contents and language of the problems. Unfortunately, the authors of the particular competition problems are not known and due to the procedure of the creation of the ICHO competition problems, it is impossible to assign any authors name to a particular problem. As the editor I would appreciate many times some discussion with the authors about any critical places that occurred in the text. On the other hand, any additional amendments to the text would be not correct from the historical point of view. Therefore, responsibility for the scientific content and language of the problems lies exclusively with the organizers of the particular International Chemistry Olympiads.
40 Hóa học kim Liên kết Xây dựng Tiếp theo Nội dung • Phản ứng nucleophin cacbon bão hịa ch15 • Phản ứng cộng liên hợp ch22 • Điều khiển hóa lập thể ch14, ch32, & ch33 • Phản ứng khử phản ứng oxi hóa ch23 • Hóa học Si Sn ch27 • Dị vịng thơm ch29 & ch30 • Phản ứng cộng đóng vịng ch34 • Phản ứng chuyển vị ch35 & ch36 • Gốc tự carbenes ch37 & ch38 • Kim loại chuyển tiếp tạo thành hợp chất hữu • Cấu trúc phức σ π ý nghĩa số η • Liên kết mơ tả với obitan thơng thường • Hầu hết phức chất bền có 18 điện tử hóa trị • Các kim loại xúc tác cho phản ứng "khơng thể xảy ra" • Chèn oxy hóa, tách khử hóa di chuyển phối tử từ kim loại sang carbon bước quan trọng • Carbon monoxide chèn vào liên kết kim loại-carbon • Paladi kim loại quan trọng • Các liên kết C – C, C – O C – N tạo nhờ xúc tác Pd • Phản ứng ghép chéo hai phối tử phổ biến • Phức cation allyl electrophiles hữu ích • Tổng hợp bất đối ch41 • Hóa học sống, đặc biệt axit nucleic ch42 Kim loại chuyển tiếp mở rộng phạm vi phản ứng hữu Một số phản ứng thú vị hóa học hữu sử dụng kim loại chuyển tiếp, năm gần đây, ba giải Nobel trao cho công việc lĩnh vực Làm ví dụ này? Đó phản ứng Heck, cho phép cộng nucleophilic vào anken không hoạt động Chỉ cần lượng palađi xúc tác để thực phản ứng: phản ứng kim loại hữu ích phản ứng kim loại đóng vai trị xúc tác O I xúc tác Pd(OAc)2, Ph3P O + R phản ứng xúc tác Heck R Chất phản ứng phức chất có chứa kim loại chuyển tiếp quan trọng tổng hợp hữu đại chúng cho phép phản ứng dường xảy dễ dàng Hóa học chúng bổ sung cho hóa học nhóm chức truyền thống mở rộng đáng kể phạm vi phản ứng mà nhà hóa học mong đợi sử dụng để tạo phân tử Hỗ trợ trực tuyến Biểu tượng lề cho biết tài nguyên tương tác kèm cung cấp trực tuyến để giúp hiểu biết bạn: cần nhập www.chemtube3d.com/clayden/123 vào trình duyệt bạn, thay 123 số trang mà bạn nhìn thấy biểu tượng Đối với trang liên kết đến nhiều tài nguyên, nhập 123-1, 123-2, v.v (thay 123 số trang) để truy cập vào liên kết liên tiếp CHƯƠNG 40 HÓA HỌC HỮU CƠ 1070 ■ Đúng với niềm tin lời giải thích quan trọng thật, chúng tơi đưa chế cho hầu hết phản ứng Bạn nên hiểu khó chắn chế nhiều so với số lĩnh vực hóa học khác: nhiều cơng việc vào việc thiết lập chế cho biến đổi kim quan trọng, nhiều người suy đốn Các chế chúng tơi đưa nhằm giúp bạn hiểu diễn khơng xác đến chi tiết CO Cr CO CO Ph3P PPh3 Pd Ph3P PPh3 Phức chất 18 electron Me N 2PdCl2 phức Pd (II) 16 electron Chương giới thiệu khái niệm tương tác kim loại phối tử, mô tả phản ứng quan trọng xảy phối tử liên kết với kim loại chứng minh sức mạnh hóa học kim tổng hợp Hiệu suất phản ứng xúc tác kim loại chuyển tiếp có nghĩa chúng thường sử dụng tổng hợp công nghiệp Điều quan trọng bạn phải hiểu quy tắc hoạt động hóa học kim Quy tắc 18 electron Có mâu thuẫn cần thiết phức kim loại để có ích cho Ban đầu, cần phải bền có thời gian tồn đủ lâu phép nghiên cứu lý tưởng lưu trữ Nhưng vào bình phản ứng, tính bền bất lợi: thay vào muốn phản ứng Chất xúc tác lý tưởng phức chất bền trạng thái tĩnh, nhanh chóng bị hoạt hóa dung dịch — có lẽ phối tử — để tương tác với chất May mắn thay, có hướng dẫn đơn giản tính bền phức kim loại chuyển tiếp: quy tắc 18 electron Nếu phức chất thỏa mãn quy tắc 18 electron, điều có nghĩa kim loại trung tâm phức chất có cấu hình khí cao 18 electron lớp vỏ hóa trị, phức có khả bền Yêu cầu 18 electron xuất phát từ yêu cầu điền vào obitan ‘s’, năm obitan ‘d’ ba obitan ‘p’ với hai electron obitan 18 điện tử mà cần đến từ điện tử mà kim loại sở hữu cộng với điện tử cho phối tử phối trí Bảng cung cấp cho bạn số electron hóa trị mà kim loại bắt đầu trước có phối tử Lưu ý số nhóm ‘mới’ từ 1–18 cho bạn câu trả lời mà không cần phép tính Điều quan trọng đánh dấu Nhóm IVB (4) VB (5) VIB (6) VIIB (7) VIIIB (8, 9, 10) 1A (11) Số electron hóa trị 11 3d electrons Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu 4d electrons Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag 5d electrons Hf Ta W Re Os Ir Pt Au 10 Các kim loại phía bên trái danh sách rõ ràng cần nhiều electron để tạo nên ma thuật 18 Ví dụ, crom tạo phức bền với vịng benzen, tạo cho electron, phân tử cacbon monoxit, tạo cho hai electron phân tử: + + + + = 18 Palladium "hài lòng" với bốn triphenylphosphines (Ph3P:) cho hai electron phân tử: 10 + + + + = 18 Bạn biết từ nghiên cứu hóa học vơ có ngoại lệ quy tắc 18 điện tử, đặc biệt phức chất Ti, Zr, Ni, Pd Pt, tất tạo thành phức chất 16 điện tử bền Phức Pd (II) 16 electron quan trọng với hai clorua hai axetonitril (MeCN) trình bày nhiều chương Các kim loại gọi bạch kim Ni, Pd Pt quan trọng trình xúc tác, bạn thấy phần sau Cấu hình 16 electron bền chúng kết oitan trống lượng cao gây phức chất áp dụng hình học phẳng vng Các phối tử gắn theo nhiều cách khác M R η1 M η2 Kim loại chuyển tiếp có số phối tử gắn vào chúng phối tử gắn nhiều nơi Điều ảnh hưởng đến khả phản ứng phối tử kim loại điểm gắn thêm đồng nghĩa với việc cho thêm electron Chúng ta biểu diễn số nguyên tử tham gia tạo liên kết với kim loại số hapto Chất phản ứng Grignard đơn giản η1 (phát âm ‘eta-one’) magiê gắn với nguyên tử carbon Phức kim loại - anken η2 hai nguyên tử cacbon anken tham gia liên kết với kim loại Trong trường hợp này, gán η khơng có nhiều thơng tin khơng có lựa chọn thay thường bị bỏ qua QUY TẮC 18 ELECTRON Liên kết hai phức chất khác Đầu tiên, có liên kết σ đơn giản kim loại nhóm ankyl chất phản ứng Grignard R–MgBr loại phức chất gọi phức σ Trong phức chất anken, liên kết với obitan p Khơng có liên kết σ với kim loại, nằm liên kết π hai obitan p Loại phức chất gọi phức chất π 1071 M R phức σ Biểu diễn liên kết phức kim loại chuyển tiếp Thật khó để biết xác cách vẽ liên kết phức kim loại thường có số cách biểu diễn khác chấp nhận Khơng có vấn đề kim loại tạo liên kết σ với nguyên tử Cl C đường thẳng đơn giản mà thường sử dụng cho liên kết cộng hóa trị có nghĩa xác nói Các vấn đề nảy sinh với phối tử hình thành liên kết σ cách cho electron chúng với phức liên kết π Mọi người viết phức photphin – borane có hai điện tích thường vẽ loại liên kết photphin và, chẳng hạn, Pd đường đơn giản khơng có điện tích Ph3P Ph3P BH3 BH3 Ph3P Ph3P PdL3 16 electrons PdL3 18 electrons Đôi bạn thấy phức π vẽ đường chấm đơn giản đến liên kết π, với liên kết π chấm với liên kết (đơn giản có dấu chấm) đến đầu liên kết π cũ Tất điều chấp nhận liên kết phức tạp, bạn thấy Chúng ta gần nói mơ hồ hữu ích: thường khơng biết chất xác liên kết số lượng phối tử khác phức hợp Trong sơ đồ phần này, liên kết từ kim loại đến phối tử đường nét đậm biểu diễn đơn giản cung cấp liên kết thay với liên kết đơn giản có dấu chấm Đừng lo lắng điều — thứ trở nên rõ ràng chương phát triển Khi bạn phải vẽ cấu trúc phức bạn khơng biết xác liên kết, cần vẽ đường từ kim loại đến phối tử cách khác chấp nhận để vẽ phức liên kết π M M M M M M M Những nhãn hữu ích có lựa chọn kiểu liên kết, với phối tử allylic Kim loại tạo liên kết σ với cacbon (do η1), tạo phức liên kết π với obitan p ba cacbon hệ allyl — η3 Nếu phức π tạo từ cation allyl, phối tử có hai electron, có bốn electron tạo từ anion allyl Tương tự, anion xiclopentadienyl hoạt động phối tử σ (η1), phối tử allyl (η3), thông thường phối tử xiclopentadienyl (η5) Sự khác biệt quan trọng việc đếm điện tử ba trường hợp khác đóng góp tương ứng hai, bốn sáu điện tử vào phức chất M M M η1 η3 σ allyl π allyl M M phức cation allyl phức anion allyl M η1 phức σ M η3 η5 phức π π complex Các phối tử trung tính liên kết theo nhiều cách khác Cyclooctatetraene hoạt động anken (η2), diene (η4), triene (η6), tetraene (η8), khả phản ứng phối tử thay đổi tùy ý Đây phức π với kim loại phần màu đen vòng với liên kết đậm với kim loại góc vng với mặt phẳng anken M M M η2 η4 M η6 η8 Để xác định số electron xung quanh kim loại chuyển tiếp phức chất, electron hóa trị từ ion kim loại cộng vào electron tất phối tử đóng góp Số lượng electron cho lớp phối tử khác tóm tắt bảng Các anion halogenua, xianua, alkoxit, hyđrua alkyl cho hai điện tử, phối tử trung tính với cặp đơn lẻ phosphines, amin, ete, sulfides, cacbon monoxit, nitril, M phức π CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM 1072 isonitriles Các phối tử khơng bão hịa đóng góp tới electron trung hịa mang điện tích âm Nếu tổng số electron 18, phức có khả bền Nếu tổng số electron nhỏ 18 phức gọi khơng bão hịa phối trí Điện tích hình thức Đặc điểm phối tử Điện tử cho phối tử anion Br Cl CN I H OR alkyl –1 2 phối tử trung tính cho-σ R P N R R R R R R O R R Phối tử hữu S R C O N C C N R R Số Hapto Điện tích hình thức Điện tử cho aryl, σ-allyl η1 –1 alkenes η2 π-allyl cation η3 +1 π-allyl anion η3 –1 diene—conjugated η4 dienyls, cyclopentadienyls (anions) η5 –1 arenes, trienes η6 trienyls, cycloheptatrienyls (anions) η7 –1 cyclooctatetraene η8 carbene, nitrene, oxo η1 phối tử không no cho-σ -π 2 Ph3P (0) PPh3 Pd Ph3P 10 PPh3 2 tổng: x 2e + 10e = 18e tetrakistriphenylphosphine palladium(0) η5 = (–1) Fe Fe(II) η5 = (–1) tổng: x 6e = 18e ferrocene Đếm electron giúp giải thích tính bền phức kim loại Đếm electron hầu hết phức chất đơn giản cách sử dụng bảng đặc điểm phối tử kết hợp với bảng tr 1070 Lấy palladium tetrakistriphenylphosphine(0): photphin trung tính cho hai điện tử, tạo tổng số tám, palađi có phần bổ sung đầy đủ 10 điện tử hóa trị trạng thái ơxy hóa khơng Nhìn chung, phức chất có tổng cộng 18 điện tử phức chất bền - thực tế bền: phải phối tử PPh3 trước tham gia phản ứng Tất lớp phối tử khác liệt kê bảng xử lý theo cách Trong ferrocen, phối tử xiclopentadienyl đóng góp phối tử sáu điện tử có điện tích hình thức âm, hiển thị màu xanh cây, có nghĩa sắt ferrocene trạng thái ơxy hóa +2 cịn lại sáu điện tử hóa trị Tổng số electron phức chất lần 18 ferrocen phức chất bền Phức chất hữu dụng (MeCN)2PdCl2 có palađi trạng thái oxi hóa +2 chứa hai ngun tử clo số electron tám trạng thái oxi hóa Pd(II) hai electron khác nguyên tử từ bốn phối tử, tạo nên 16 nguyên tử Phức chất không thực quy tắc 18 electron bền chưa phản ứng Me 2 N (II) Cl Pd N Cl Me tổng: x 2e + 8e = 16e a Pd(II) complex Trạng thái oxi hóa kim loại phức chất Cũng vấn đề vẽ liên kết, có vấn đề tiềm ẩn trạng thái oxy hóa Bạn nói ferocene phức Fe (II), có hai electron so với bình thường tám, với hai anion xiclopentadienyl đóng góp anion sáu electron, bạn nói phức Fe (0), có tám electron, với hai phối tử xiclopentadienyl, phối tử đóng góp năm electron Cách tiếp cận đơn giản nói kim loại trạng thái oxy hóa (0) trừ có liên kết σ với phối tử Cl, AcO Me tạo thành liên kết với electron dùng chung Các phối tử trung tính Ph3P cung cấp hai electron riêng chúng không ảnh hưởng đến trạng thái oxy hóa kim loại LIÊN KẾT VÀ PHẢN ỨNG TRONG PHỨC KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP Liên kết phản ứng phức kim loại chuyển tiếp Phần lớn phối tử có cặp electron obitan loại spn lấp đầy xen phủ với obitan 'dsp' kim loại trống, xuất phát từ obitan d, p s trống kim loại, để tạo thành liên kết σ hai electron hai tâm thông thường Phối tử kiểu làm tăng mật độ electron nguyên tử kim loại trung tâm L M M L obitan 'dsp' trống đầy cặp đơn độc phối tử phức σ Tương tác liên kết xảy obitan d lấp đầy kim loại obitan phối tử cịn trống có tính chất đối xứng thích hợp obitan π* Điều dẫn đến giảm mật độ electron kim loại gọi liên kết ngược Một ví dụ phức chất với carbon monoxide Nhiều kim loại tạo nên phức chất chúng gọi cacbonyl kim loại Phối tử (CO) cho cặp đơn lẻ cacbon vào obitan trống kim loại kim loại cho electron vào obitan π* lượng thấp CO Bằng chứng trực tiếp cho liên kết ngược gia tăng độ dài liên kết CO hạ thấp tần số dao động hóa trị phổ hồng ngoại từ khu trú obitan π* cacbonyl π cho từ kim loại sang phối tử M C M C M O C O O obitan d trống sp lấp đầy phối tử obitan d lấp đầy π * trống phối tử σ cho từ phối tử sang kim loại cho điện tử cho điện tử Khi phối tử khơng bão hịa anken tiến lại gần kim loại để tạo thành phức liên kết π, tương tác tương tự dẫn đến liên kết Các obitan π lấp đầy liên kết phối tử vào obitan d trống kim loại, obitan d lấp đầy liên kết kim loại với obitan π * trống phối tử Kết tạo phức π với liên kết kim loại - anken vng góc với mặt phẳng anken Liên kết có đặc trưng σ π obitan π lấp đầy anken đóng vai trị chất cho σ obitan d kim loại đầy obitan kim loại trống cho electron C C M M C obitan π * anken trống M C phức π vng góc cho electron Sự phối trí với kim loại phương pháp liên kết số thay đổi đáng kể khả phản ứng phối tử điều khai thác hóa học kim mà thảo luận phần lại chương Bạn không cần phải hiểu tất tính chất liên kết phức kim loại bạn cần có khả đếm electron, để nhận phức σ π, nhận phức chất cân cho electron hút electron kim loại Phản oxi hóa cộng hợp chèn nguyên tử kim loại vào liên kết đơn Các phối tử tiềm khơng có cặp đơn lẻ obitan loại π lấp đầy tương tác với phức kim loại chuyển tiếp cách phá vỡ liên kết σ Đây bước nhiều trình mơ tả q trình oxi hóa cộng hợp trạng thái oxi hóa hình thức kim loại chuyển tiếp nâng lên hai, ví dụ M (0) thành M (II), trình Đây kết việc có thêm hai phối tử mang điện tích âm hình thức Bạn thấy trình trình hình thành chất phản ứng Grignard (Chương 9) 1073 1074 CHƯƠNG 40 HỢP CHẤT CƠ KIM Mg(0) R Et2O OEt2 Mg Br R Et2O cấu trúc chất phản ứng Grignard có số (có lẽ hai) phối tử ether Mg Br R Mg(II) Br Số lượng phối tử phối trí tăng lên hai nên phức chất khởi đầu thường trạng thái oxy hóa thấp (0 1; giản đồ hiển thị 0) không bão hịa phối trí, nghĩa có vị trí trống cho phối tử có 16 điện tử, (MeCN)2PdCl2, sản phẩm thường bão hòa phối trí, nghĩa là, khơng thể chấp nhận phối tử khác trừ phối tử trước X oxi hóa cộng hợp X M(0) + M(II) Y Bạn thấy chất xúc tác Wilkinson dẫn xuất chất xúc tác quan trọng trình hydro hóa đồng thể Chương 41 X H H R H R3Si H (không cực) H X R X X (electrophilic) Y Y X Q trình oxy hóa cộng hợp xảy số chất trung tính hữu ích, bao gồm hydro phân tử, liên kết carbon-hydro silan liên kết phân cực chất electrophilic có chứa ngun tử âm điện Các chất tạo thành có liên kết kim loại-phối tử cho phép biến đổi hóa học hữu ích xảy Các ví dụ quan trọng bao gồm việc phản ứng oxy hóa cộng hợp Pd (0) vào aryl iodua hoạt hóa chất xúc tác Wilkinson để hydro hóa dung dịch cách oxy hóa cộng hợp vào phân tử hydro Pd(II) Pd(PPh3)4 S Rh(I) Ph3P Br Br Pd S Ph3P PPh3 Pd(0) Ph3P Rh H2 PPh3 Cl Ph3P Ph3P chất xúc tác Wilkinson H Rh(III) Rh H Cl Phức chất Vaska Có số chế xảy để phản ứng oxy hóa cộng hợp chế xác theo sau phụ thuộc vào chất thành phần phản ứng Phức chất Vaska [Ir(PPh3)2COCl] nghiên cứu rộng rãi phản ứng khác với hydro methyl iodide Hydro cộng vào vào theo kiểu cis, phù hợp với hình thành phối hợp hai liên kết iridi-hydro Phức hợp 16e (đếm chúng!), d8, Ir (I) trở thành chất 18e, d6, Ir (III) Với metyl iodua, sản phẩm động học sản phẩm trình cộng trans, mặt hình học khơng thể xảy từ q trình phối hợp Thay vào đó, chế giống SN2 thực liên quan đến phản ứng nucleophin iodua sau tái tổ hợp ion Ir(III) CH Ph3P OC H3C Cl Ir I PPh3 cộng trans phức 18e I Ir(I) Ph3P OC Ir(III) Ir PPh3 Phức Vaska phức 16e Ph3P H H Ir OC PPh3 Cl H2 Cl cộng cis phức 18e Phản ứng tách khử hóa loại bỏ nguyên tử kim loại hình thành liên kết đơn Nếu muốn sử dụng hóa học kim để tạo hợp chất hữu khác với hợp chất chứa kim loại, phải có khả loại bỏ phối tử khỏi cầu phối trí kim loại kết thúc phản ứng Các chất hữu trung tính anken, phosphines carbon monoxide phân ly đơn giản có diện phối tử thích hợp khác chất liên kết với kim loại electron dùng chung địi hỏi q trình tích cực May mắn thay, hầu hết phản ứng xảy xung quanh kim loại chuyển tiếp thuận nghịch đó, ngược lại oxy hóa cộng hợp, gọi tách khử hóa, cung cấp đường đơn giản để giải phóng sản phẩm hữu trung tính từ phức chất Phản ứng tổng quát cho thấy M (II) đến M (0), giải phóng X – Y Hai phối tử riêng biệt phức chất liên kết với sản phẩm Một liên kết σ X-Y hình thành X M(II) Y tách khử hóa X M(0) + Y LIÊN KẾT VÀ PHẢN ỨNG TRONG PHỨC KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 1075 Các phối tử cần loại bỏ phải cis với để xảy q trình tách khử hóa Điều q trình kết hợp với Hai ví dụ từ hóa học palladium làm rõ điều Sự nóng lên DMSO gây sản sinh etan từ phức palladium hai nhóm metyl cis phức hợp phẳng vuông Bisphosphine thứ hai phức tạp buộc hai nhóm metyl trở thành trans trình tách khử hóa khơng xảy điều kiện Ph P Ph Pd P Ph Ph Me DMSO Me Me Pd + 80 °C Me Ph P Ph Ph P Ph Me P Ph Pd(0) Pd(II) Ph Pd Ph P Ph Me phối tử trans: không phản ứng phối tử cis: tách khử hóa Tất nhiên, khơng muốn tạo etan theo cách (nếu có) nhiều cặp phối tử khác ghép cạp cách tách khử hóa Tách khử hóa phương pháp quan trọng để loại bỏ kim loại chuyển tiếp khỏi chuỗi phản ứng, để lại sản phẩm hữu trung tính Chúng ta thấy nhiều ví dụ chương phát triển tổng hợp indole phụ thuộc vào trình tách khử hóa palladium bước cuối Trong vật liệu ban đầu, palađi có hai liên kết σ chia sẻ electron với C, Pd(II) Trong phản ứng, hai nhóm C liên kết với để tạo thành vòng indol loại chất Pd(0) bị tách Ph3P R PPh3 tách khử hóa R Pd N H SiMe3 + (Ph3P)2PdL2 N H SiMe3 indole Pd(II) Pd(0) Chèn di trú xây dựng cấu trúc phối tử Hai phối tử phản ứng với để tạo phức chất mà có phối tử composite gắn với kim loại, sẵn sàng để thay đổi thêm Quá trình liên quan đến di chuyển phối tử từ kim loại sang phối tử khác, chèn phối tử vào liên kết kim loại - phối tử Nó gọi chèn di trú Q trình chèn đảo ngược và, kim loại hiệu phối tử trình này, trình chèn tổng thể thúc đẩy việc cộng thêm phối tử bên (L) để tạo phức bão hòa no Cũng trình tách khử hóa, cần phải có chuyển vị cis phối tử nhóm di trú (X) giữ ngun tính chất lập thể (nếu có) trình di chuyển X M Y L chèn di trú no X X di chuyển từ M sang Y Y chèn vào liên kết M-X Y M không no L = R3P, CO X Y M no Chất xúc tác Wilkinson sử dụng trình hydro hóa đồng anken Chất xúc tác hịa tan nhiều dung mơi hữu EtOH, cloroform, số hydrocacbon Anken tạo phức với kim loại chèn di trú tạo thành phức kim loại alkyl cách chuyển hydro Bước tiếp theo, trình tách khử hóa, thường diễn nhanh chóng để tạo ankan phức chất bổ sung phân tử hydro để tái tạo chất xúc tác L Ln Chúng biết sản phẩm Pd phải mang nhiều hai phối tử mà lại sau loại bỏ giảm thiểu, sơ đồ chúng tơi có khơng cho chúng tơi biết chúng Điều thơng thường trường hợp — quan tâm đến cấu trúc sản phẩm hữu phần lại phức — để phối tử kim loại nói chung ‘L’ ‘Ln’ cho số lượng không xác định phối tử chưa biết Di chuyển thường xảy với việc bảo toàn cấu hình; xem Chương 36 1076 CHƯƠNG 40 HĨA HỌC CƠ KIM H Ph3P Ph3P Rh H + Ph3P Phản ứng trùng hợp (polyme hóa) đề cập chương bổ sung mà bạn tìm thấy trực tuyến R Ph3P Cl H H Ph3P R Rh Ph3P Cl H H Ph3P Rh Ph3P R Cl R Rh Cl + Chèn di trú cách để xây dựng chuỗi phối tử hữu trước tách bỏ Nhóm chèn vào phải khơng bão hịa để có liên kết bổ sung ví dụ phổ biến bao gồm cacbon monoxit, anken ankin, tạo phức kim loại – acyl, kim loại – alkyl kim loại – alkenyl, tương ứng Trong trường hợp, chèn thúc đẩy phối tử bên ngồi bổ sung, điều tăng áp suất cacbon monoxit trường hợp cacbonyl hóa đơn giản dư phosphine để chèn anken alkyne Về ngun tắc, q trình kéo dài chuỗi lặp lại vô tận để tạo polyme phản ứng trùng hợp Ziegler – Natta carbometallation hydrometallation, R = H cacbonyl hóa CO + L LnM O – L Ln+1M R +L LnM R Ln+1M –L R chèn alkyne +L R Ln M R –L R Ln+1M Một ví dụ q trình cacbonyl hóa phản ứng tetracacbonyl ferrat dianion [Fe(CO)42−] với ankyl halogenua Chất phản ứng tạo cách phản ứng khử kim loại hòa tan hợp chất Fe(0) 18 electron Fe(CO)5 Việc bổ sung hai điện tử tạo chất 20 điện tử không bền việc phối tử với hai điện tử khơi phục cấu trúc 18 điện tử bền Na/Hg Fe(CO)5 Fe(CO)5 +2e 18e –CO Fe(CO)4 –2e 20e 2Na 18e Anion sắt nucleophile mềm tốt cho alkyl halogenua sử dụng hai lần để tạo monoanion với nhóm alkyl sau phức trung tính với hai nhóm alkyl bốn phối tử CO Mỗi phức chất có 18 electron Nếu thêm CO cách tăng áp suất, CO chèn vào liên kết Fe-C để tạo thành phức acyl sắt Cuối cùng, trình tách khử hóa ghép nhóm acyl với nhóm alkyl khác trình tổng hợp xeton đơn giản mặt khái niệm Không quan trọng liên kết Fe – C chấp nhận phân tử CO: xeton không đối xứng giống tạo cuối R1 R1 Br Fe(CO)4 tetracarbonyl ferrate anion OC SN2 CO CO Fe CO R2 Br CO R2 CO OC Fe CO chèn di trú CO SN2 18e R1 O R1 18e R2 CO OC Fe CO CO phức sắt acyl Bất kỳ phối tử hai điện tử tốt gây tượng chèn CO: Ph3P thường sử dụng thay tăng áp suất CO Phosphin cộng vào sắt đẩy phối tử (một nhóm alkyl) đến phối tử CO trình di chuyển phối tử Chúng ta biểu diễn điều chế bên dưới, việc cộng phosphine di trú alkyl phối hợp tốt để tránh hình thành phức 20 điện tử chất trung gian R1 R2 CO OC Fe CO CO 18e R1 Ph3P R2 C O OC Fe CO Ph3P CO 20e chèn di trú R1 O R2 OC Fe CO 18e CO CO tách khử hóa O R2 R1 LIÊN KẾT VÀ PHẢN ỨNG TRONG PHỨC KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 1077 Sự kết hợp carbon monoxide mở rộng chuỗi carbon Carbonyl hóa (phản ứng carbon monoxide vào phân tử hữu cơ) q trình cơng nghiệp quan trọng carbon monoxide nguyên liệu carbon thuận tiện phức hợp kim loại-acyl tạo thành chuyển hóa thành andehit, axit dẫn xuất chúng Q trình OXO q trình hydroformyl hóa anken propen sử dụng hai đoạn chèn di trú để tạo aldehyde có giá trị cao Mặc dù hỗn hợp tạo thành, điều chấp nhận từ nguyên liệu ban đầu rẻ phong phú Ở phức kim loại chất xúc tác, chất phản ứng tỷ lượng H + C O H H H H O + Chất xúc tác Rh Co H O Một chu trình xúc tác (đi theo chiều kim đồng hồ từ xuống) cho thấy giai đoạn khác phối trí anken, phản ứng hydrometallation (chèn di trú) để tạo loại chất kim loại alkyl, phối trí carbon monoxide phản ứng chèn di trú khác cuối cắt khử hóa với hydro để tạo kim loại –hydrua trung gian, sau sẵn sàng cho chu trình khác Các bước dẫn đến đồng phân aldehyde chọn lọc vị trí khác phối tử kim loại bỏ qua để rõ ràng hình thành phức π tách khử hóa O H H BẮT ĐẦU Ở ĐÂY M H H H O H M M H chu trình xúc tác trình OXO chèn di trú (cacbonyl hóa) chèn di trú (hydrometallation) O C M M H C H Cơ chế tương tác cho trình OXO O Sự tạo phức CO Cơ chế hai bước chèn di trú đáng thảo luận Phản ứng hydrometallation xảy cách tạo phức π ban đầu, sau cộng kim loại vào đầu anken hiđro vào đầu Cả hai chất đồng phân chọn lọc vị trí hình thành Phản ứng chèn cacbonyl phản ứng di trú khác từ kim loại sang nguyên tử cacbon phối tử CO M H hình thành phức π M H hydrometallation M M H C O H carbonyl hóa Phản ứng chèn đảo ngược Q trình ngược lại, decacbonyl hóa, nhanh bị bắt cách trì áp suất cacbon monoxit hỗn hợp phản ứng Chiều nghịch trình hydrometallation liên quan đến việc loại bỏ hyđrua khỏi cacbon liền kề ankyl kim loại để tạo thành phức chất anken 1078 CHƯƠNG 40 HĨA HỌC CƠ KIM Q trình gọi tách β hydrua đơn giản tách β Nó địi hỏi vị trí trống kim loại số lượng phối tử tăng lên q trình thuận lợi thiếu hụt phối tử phức hợp 16 electron Trong cấu trúc phức tạp hơn, kim loại hydrua phải syn với chuỗi carbon để tách Sản phẩm phức anken làm anken trung tính cách trao đổi phối tử Tách β bước cuối quan trọng số trình xúc tác kim loại chuyển tiếp, gây phiền tối Pd–Et (và phức Pd–alkyl tương tự khác) khơng thể sử dụng trình tách β diễn nhanh R R Tách β hydrua R LnM Ln M H Ln M phức σ + H H phức π Palladi kim loại sử dụng rộng rãi xúc tác đồng thể Các bước tạo sở cho hầu hết hóa học kim loại chuyển tiếp hữu cơ, giống kim loại cấu trúc chi tiết phối tử Xúc tác kim loại chuyển tiếp lĩnh vực rộng lớn mở rộng nhanh chóng mà khơng có khơng gian để thảo luận chi tiết tồn diện Thay vào đó, chúng tơi tập trung vào tính chất hóa học kim loại chuyển tiếp quan trọng tiêu biểu: palladi Các phản ứng xúc tác Pd sử dụng rộng rãi phịng thí nghiệm cơng nghiệp học thuật, quy mô nhỏ quy mô lớn Sự đa dạng phản ứng xúc tác Pd với phạm vi nhóm chức dung nạp, thường tính chọn lọc nhóm chức chọn lọc vị trí tuyệt vời, có nghĩa hầu hết q trình tổng hợp phân tử hữu độ phức tạp liên quan đến hóa học palladi nhiều bước quan trọng Phức hợp palladium lựa chọn Có nhiều phức chất có sẵn palađi(0) palađi(II) Tetrakis(triphenylphosphine)palađi(0), Pd(PPh3)4 tris(dibenzylidene-acetone)dipalladi(0), Pd2(dba)3 phức clorofom, Pd2(dba)3•CHCl3, khí- bền, nguồn phổ biến palađi(0) Cấu trúc chi tiết số phức palladium, đặc biệt dime, nằm phạm vi sách thảo luận chi tiết phản ứng Các phức palađi(II) thường bền so với phức hợp palađi(0) chúng Dichloride PdCl2 tồn dạng polymer tương đối khơng hịa tan hầu hết dung môi hữu Tuy nhiên, (PhCN)2PdCl2 (MeCN)2PdCl2 (cả hai dễ dàng điều chế từ PdCl2) dạng hịa tan PdCl2, phối tử nitrile dễ dàng thay dung dịch Các phức bis(phosphine)palađi(II) clorua bền khơng khí dễ dàng điều chế từ PdCl2 Tất nhiên, palađi kim loại đắt tiền—những phức có giá khoảng £50–100 gam—nhưng cần cho phản ứng xúc tác O Ph3P PPh3 Pd Ph3P PPh3 phức Pd(0) bền Ph3P Cl Pd Ph3P Cl phức Pd(II) bền Ph Ph dba dibenzylidene acetone Hãy bắt đầu với việc xem lại tính chất hóa học palađi, bạn thấy nhiều ví dụ khác bước tình chun biệt Hóa học palladi bị chi phối hai trạng thái oxy hóa Palladium(0) thấp hơn, có tetrakis(triphenylphosphine)palla-dium, chẳng hạn, danh nghĩa giàu electron, trải qua trình oxy hóa cộng hợp với chất thích hợp halogenua hữu cơ, tạo phức palađi(II) Sự oxy hóa cộng hợp cho xảy chất 14 electron khơng bão hịa phối trí, hình thành phân ly phối tử dung dịch PHẢN ỨNG GHÉP CHÉO CỦA CÁC CƠ KIM LOẠI VÀ HALOGENUA Rõ ràng, thật sai lầm coi hai nhóm đóng góp 'cacbon nucleophilic' Tốt xem phản ứng ghép cặp hai đối tác với hai nhóm (halogenua axit boronic) yếu tố kiểm soát để đảm bảo phản ứng ghép chéo ngăn chặn q trình dime hóa (HO)2B Pd(PPh3)4 56% hiệu suất + N Br N Et4NBr, KOH N benzene t-Bu N t-Bu OMe Br + B(OH)2 83% hiệu suất KOt-Bu N t-Bu OMe Pd(PPh3)4, DME 18 hồi lưu t-Bu N Phản ứng ghép cặp với alkynes: phản ứng Sonogashira Sự kết hợp alkynes đầu mạch với aryl vinyl halogenua xúc tác palladi gọi phản ứng Sonogashira giống với phản ứng Heck Đó q trình xúc tác, địi hỏi phức palladi(0); thực với có mặt bazơ thường sử dụng đồng iodua làm chất đồng xúc tác Một đối tác—aryl vinyl halogenua—giống phản ứng ghép cặp Stille Suzuki alkyne không cần kim loại để hoạt hóa nó: phản ứng xảy với alkyne Ar Pd(0), CuI + X aryl halogenua H R R + Et2NH.HX Ar Et2NH alkyne đầu mạch 25 °C, 3–6 sản phẩm ghép cặp Các điều kiện nhẹ thường sử dụng, thường nhiệt độ phịng, có nghĩa phản ứng sử dụng với chất nhạy cảm với nhiệt Đến bạn đừng ngạc nhiên chế nhé! Sự oxy hóa cộng hợp halogenua hữu tạo chất trung gian palladi(II) trải qua trình transmetallation với đồng alkynyl (được tạo từ alkyne đầu mạch, bazơ đồng iodua) Tách khử hóa với ghép cặpcủa hai phối tử hữu tạo sản phẩm tái tạo chất xúc tác palladi(0) H R Ar X Et2NH CuI R Cu Ar Pd(0) oxi hóa cộng hợp Pd(0) Ar L Pd L Pd X R tách khử hóa L Ar R sản phẩm ghép cặp L Thông thường, phản ứng Heck, thuận tiện sử dụng dẫn xuất Pd(II) bền hịa tan bis(triphenylphosphine)palađi(II) clorua thay Pd(0) Điều giảm nhanh chóng chỗ để tạo loại chất palladi (0) khơng bão hịa phối trí, hoạt hóa xúc tác Dạng hình học anken thường giữ nguyên cho dichloroetylen cis (Z) trans (E) tạo hai đồng phân hình học khác enyne với độ tinh khiết hóa học lập thể >99% hiệu suất tuyệt vời Cl Z Cl H C5H11 C5H11 Pd(PPh3)4, CuI BuNH2 25 °C, Cl E Z Cl 95% hiệu suất Cl H C5H11 C5H11 Pd(PPh3)4, CuI E BuNH2 25 °C, Cl 98% hiệu suất 1087 1088 CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM Ene-diynes đóng vịng Bergmann Phản ứng Sonogashira cung cấp cách quan trọng để tạo thuốc kháng sinh ene-diyne Các ene-diyne đối xứng tổng hợp bước từ hai phân tử alkyne đầu mạch Z-dihaloethylene Phần ene-diyne phân tử thực đóng vịng Bergmann đáng ý để tạo diradical benzen: enediyne thâm nhập vào DNA gốc tự phản ứng với nó, tạo hoạt tính chống ung thư hợp chất Tuy nhiên, để tạo hợp chất có hoạt tính sinh học cao nhất, phản ứng thực tuần tự, cho phép nhóm chức khác đơn vị alkyne R X đóng vịng Bergmann Pd(0), CuI + H ene-di-yne R R Et2NH X diradical phản ứng làm hỏng DNA R R Cl + H OR Cl Pd(PPh3)4, CuI SiMe3 OR H + BuNH2 Cl Pd(PPh3)4, CuI BuNH2 80% hiệu suất 75% hiệu suất SiMe3 ● SiMe3 Phản ứng ghép cặp xúc tác palladi: tóm tắt Phản ứng ghép cặp aryl vinyl halogenua với Ví dụ điển hình (X=I, Br, OTf) Xem trang Tên phản ứng 1079 Heck 1084 Stille 1085 Suzuki 1087 Sonogashira Ar alkene Ar–X R R amine R R2 R1 SnBu3 X Pd xúc tác + phối tử R2 R2 B(OR)2 R1 R2 X Pd xúc tác + phối tử Ar–X alkyne or Pd xúc tác + phối tử aryl vinyl R stannane aryl vinylboronic acid ester Ar R1 Ar Pd xúc tác + phối tử R X NH R2 Pd xúc tác + phối tử R1 R1 R N 1092 (xem Buchwaldchương sau) Hartwig R2 Các allylic electrophiles hoạt hóa palladi (0) Các hợp chất allylic với nhóm tách loại tốt, chẳng hạn bromide iodide, tác nhân alylat hóa tuyệt vời chúng bị khả chọn lọc vị trí cạnh tranh phản ứng SN2 SN2′ trực tiếp CÁC ALLYLIC ELECTROPHILES ĐƯỢC HOẠT HÓA BỞI PALLADI (0) 1089 Vấn đề mô tả Chương 24 Ngược lại, phức cation π-allyl palladium cho phép kiểm soát hóa học lập thể hóa học vị trí phản ứng nucleophin Pd(0) X Nu + X Nu Pd phức allyl cation Phức cation Pd π-allyl Ngoài ra, việc để lại nhóm (X) thường coi không tương tác hoạt động, điều làm cho trình tinh chế xử lý chất đầu dễ dàng Acetate (X=OAc) nhóm tách loại sử dụng phổ biến nhất, loạt nhóm chức khác (X=OCO2R, OPO(OR)2, Cl, Br, OPh) thực vai trị tương tự Chu trình xúc tác đầy đủ hiển thị bên dưới, với phức π-allyl trung gian trạng thái cân dạng trung tính, có nhóm tách loại phối trí với palađi phức π-allyl cation Nu X PdL2 Pd(0), 14e phân ly kết hợp X Nu phức π PdL2 BẮT ĐẦU Ở ĐÂY Pd(II), 16e PdL2 Pd(0), 14e phức π Bạn biểu diễn phức cation π-allyl palladium theo hai cách Hoặc bạn vẽ nhóm allyl trung tính tạo phức với Pd+ bạn vẽ cation allyl tạo phức với Pd trung tính Mặc dù cách đếm khác (Pd+ có electron: allyl trung tính có 3, cation allyl có 2), hai có dạng η3 16 electron, giống chúng cách vẽ khác điều tương tự Phức cation Pd π-allyl X Pd(II), 16e cộng nucleophile L Nu Pd L X phức η3 allyl cation L oxi hóa chèn vào C–X Pd L X L phức η3 Pd(II) OAc Pd(PPh3)4 oxidation OAc to Pd(II) L2Pd Pd(0) NHR H2NR Pd(0) Phản ứng nội phân tử hoạt động tốt để tạo vịng dị vịng—tính chọn lọc vị trí lại thường xác định độ dài mạch khoảng cách mà vươn tới Ở đây, sản phẩm hợp 6/5 ưu tiên sản phẩm bắc cầu chứa hai vòng bảy OAc Pd(PPh3)4 N H Ph Ph H N PdLn Ưu tiên vòng hợp 6/5 Pd(0) H L 9+3+2+2 = 16e Các nucleophile mềm thường cho kết tốt nhất: enolate bền malonat xyanua, tốt cho hình thành liên kết carbon-carbon, hình thành liên kết C–X (X=O, N, S) phản ứng thành công với alkoxide, amin thiolates (RS−) Trong ví dụ đây, nucleophile amin công hệ allyl để tạo sản phẩm bền với liên kết đơi vịng L2Pd Pd NHBn Phản ứng thường tiến hành với việc trì cấu hình trung tâm phản ứng Như phản ứng SN2 xảy với bảo tồn cấu hình (Chương 36), điều thực cho thấy đảo ngược kép Phối trí Pd với liên kết đơi allylic axetat xảy mặt bị cản trở đối diện với nhóm tách loại coi bước oxy hóa cộng phản ứng nucleophin nghịch chiều nhóm tách loại cặp electron Pd Sau đó, nucleophile cộng vào mặt phức cation π-allyl Pd đối diện với Pd Kết cuối phản ứng nhóm tách nucleophile với bảo tồn cấu hình Sau đó, L Pd L 10 + + + = 16e Cơ chế tương tác cho chu trình xúc tác phản ứng ghép cặp qua trung gian π-allyl palladi CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM 1090 ■ Các mũi tên hai sơ đồ cách tốt làm để cách Pd(0) sử dụng electron để loại bỏ nhóm tách loại để trở thành Pd(II) cách tiếp nhận chúng trở lại nucleophile cộng vào Chúng khơng hồn hảo: thường khó để vẽ mũi tên xác cho chế kim, đáng để suy nghĩ điều xảy với electron bước mũi tên cong giúp làm điều nucleophile cơng từ mặt bị cản trở phức π-allyl thu (nghĩa cách xa kim loại), dẫn đến việc trì cấu hình tổng thể X X O đảo cấu hình R 'SN2' đảo cấu hình R R Phản ứng allylic axetat với muối natri axit Meldrum chứng tỏ khả trì cấu hình quy trình xúc tác palladi(0) Tetraaxetat phức π-allyl trung gian đối xứng, loại bỏ mơ hồ trình hình thành phản ứng phức π-allyl hóa học chọn vị trí phản ứng tổng thể OAc O O OAc + O OAc Pd2(dba)3·CHCl3 PPh3 O AcO O AcO O O O AcO enolate axit Meldrum 73% hiệu suất Vinyl epoxit cung cấp bazơ alkoxide riêng chúng Vinyl epoxit allylic cacbonat chất electrophiles đặc biệt hữu ích ảnh hưởng palladi(0) chúng tạo bazơ alkoxide, khơng cần thêm bazơ với chất Phản ứng tổng thể diễn điều kiện gần trung tính—lý tưởng với chất phức tạp nhạy cảm Việc giảm sức căng vòng ba thành viên thúc đẩy phản ứng với palladi(0) để tạo chất trung gian zwitterionic Sự chuyển proton hoạt hóa nucleophile cơng vào đầu bị cản trở chất trung gian π-allyl palladi tốt dẫn đến việc phản cộng-1,4 NuH O O O Axit Meldrum Pd Pd O Pd(0) ■ Đối với nhiều sơ đồ lại chương, bỏ qua phối tử bổ sung palladium để đơn giản Pd O Nu O H Nu Nu OH OH Việc trì hóa học lập thể thể phản ứng malonate với epoxycyclopentadiene Palladi cộng vào phía đối diện với epoxide để nucleophile buộc phải cộng từ phía với nhóm OH Khơng cịn nghi ngờ nữa, điều giúp tính chọn lọc vị trí-1,4 Sản xuất vinyl epoxit Q trình tổng hợp vinyl epoxit từ diene đề cập Chương 19 Monoepoxide hình thành diene có nhiều tính nucleophilic so với anken monoepoxide Khó khăn monoepoxide chuyển vị với xúc tác axit từ sản phẩm phụ, axit cacboxylic peroxyaxit sử dụng q trình epoxid hóa Giải pháp đơn giản: hỗn hợp phải đệm để giữ độ axit thấp CO2Me CO2Me O Pd2(dba)3·CHCl3 CO2Me HO CO2Me Ph2P H PPh2 CO2Me HO CO2Me 55% hiệu suất Pd Allylic cacbonat tạo alkoxide cần thiết cách decarboxyl hóa anion cacbonat bị trình hình thành chất trung gian π-allyl palladi Deproton hoạt hóa nucleophile, chất nhanh chóng bẫy phức π-allyl palladi để tạo sản phẩm allylat hóa, tái tạo chất xúc tác palladi(0) AcO2H Na2CO3, NaOAc PdLn phức hóa AcO Axit Meldrum có enolate giải tỏa bền: có tính axit axit cacboxylic (pKa 4,97) tính bền bất thường enolate đến từ cấu dạng cố định hai nhóm carbonyl PdLn 'SN2' – X Pd(0) R Nu Nu O O OR O Pd(0) Pd O CO2 + RO H Nu OR + O OR Pd O O Nu Nu Pd + Pd(0) CÁC ALLYLIC ELECTROPHILES ĐƯỢC HOẠT HÓA BỞI PALLADI (0) Trost nhóm ơng sử dụng hai loại alkyl hóa xúc tác palladi q trình tổng hợp aristeromycin từ epoxycyclopentadiene Hóa học lập thể cis chất tương tự nucleotide vòng carbo có tầm quan trọng quan trọng kiểm sốt hồn tồn cách trì cấu hình hai phản ứng Phản ứng epoxycyclopentadiene adenine, khối xây dựng dị vòng axit nucleic, tuân theo chế mà vừa mô tả để tạo cyclopentene hai lần cis-1,4 NH2 NH2 N + O Ad N [(i-PrO) P] Pd HO N H N chế N adenine = AdH N HO Pd N 1091 NH2 N HO N N HO N OH aristeromycin N Sau đó, ancol hoạt hóa cách chuyển hóa thành cacbonat, phản ứng với phenylsulfonylnitromethane sau chuyển hóa thành ancol Một lần nữa, việc trì hóa học lập thể trình xúc tác palladi tạo sản phẩm cis EtO O Ad NO2 Ad Ad Pd(0) aristeromycin PhO2S O PhO2S Pd vài bước NO2 Ankyl hóa nội phân tử tạo vịng Các chất trung gian π-Allyl sử dụng phản ứng tạo vịng, bao gồm q trình tổng hợp vịng cỡ nhỏ trung bình cách sử dụng nucleophin nội phân tử Các vịng ba cạnh hình thành dễ dàng cách đáng ngạc nhiên, lợi dụng thực tế nhóm tách loại cách xa tác nhân nucleophile Các tiền chất điều chế alkyl hóa allylic Muối natri este malonat phản ứng với monoaxetat xúc tác palladi đầu bị cản trở để tạo ancol allylic OH OAc PPh3 OH Pd Pd(PPh3)4 OH Pd CO2R OH RO2C CO2R CO2R Quá trình acetyl hóa kích hoạt ancol thứ hai để cho tổ hợp natri hydrua làmbazơ chất xúc tác palladi(0) dẫn đến việc đóng vịng thành cyclopropane OAc Pd(PPh3)4 PPh3 Pd NaH Pd CO2R CO2R CO2R CO2R CO2R CO2R CO2R CO2R Palladi xúc tác cho phản ứng cộng đóng vịng Sự diện vòng năm cyclopentanes, cyclopentenes dihydrofurans loạt phân tử mục tiêu dẫn đến nhiều phương pháp điều chế chúng Một thành công số việc sử dụng phản ứng cộng đóng trimetylenmêtan [3 + 2], xúc tác phức hợp palladi(0) Đơn vị trimetylen mêtan phản ứng có nguồn gốc từ 2-[(trimetylsilyl)metyl]-2-propen-1-yl axetat, đồng thời allyl silan axetat allylic Điều làm cho vừa nucleophile yếu vừa electrophile với có mặt palađi(0) Sự hình thành phức hợp π-allyl palladium theo sau cách loại bỏ nhóm trimethylsilyl cách cơng nucleophin ion axetat tạo thành, 1092 Phản ứng cộng đóng vịng mơ tả Chương 34 CHƯƠNG 40 HĨA HỌC CƠ KIM tạo phức palađi zwitterionic trải qua phản ứng cộng đóng vịng SiMe3 Me3Si OAc Pd(0) AcO [PdLn] [PdLn] Trimethylenemethane Về mặt lý thuyết, phân tử đối xứng với ba nhóm CH2 xếp theo hình tam giác xung quanh nguyên tử cacbon điều thú vị Nó có cấu trúc singlet với hai điện tích, hai giải tỏa, khơng thể vẽ dạng trung hịa Ngồi ra, triplet với hai electron chưa ghép cặp giải tỏa ba nhóm CH2 Dạng có lẽ ưu tiên dạng singlet chắn gọi phức hợp palladium mà mơ tả Bạn so sánh cấu trúc singlet triplet trimetylenmêtan với cấu trúc cacben Chương 38 singlet trimethylenemethane triplet trimethylenemethane Cách thơng thường để thực phản ứng cộng đóng vịng phản ứng phức với anken mang nhóm rút electron làm cho chất dễ bị cộng liên hợp kiểu Michael Cyclopentenones minh họa phản ứng độc đáo O O R + AcO SiMe3 R Pd(OAc)2 P(i -PrO)3 H Cơ chế cho bước (nói cách khác, hồn tồn khơng phải phản ứng cộng đóng vịng thực sự) với việc cộng liên hợp carbanion, sau cơng enolate thu vào đơn vị πallyl palladi để tạo thành vịng năm có nhóm exo metylen O O O R R R Cơ chế tương tác chu trình xúc tác 'phản ứng cộng đóng vịng' trimethylenemethane [PdLn] cộng liên hợp [PdLn] [PdLn] allylic alkyl hóa H Amin hóa vịng thơm xúc tác palladium Bạn thấy chất xúc tác palladium giúp hình thành liên kết carbon-carbon khó tạo phản ứng thơng thường Nó giúp hình thành liên kết dị nguyên tử carbon khó tạo bạn thấy số ví dụ phản ứng phức π-allyl Công việc năm 1990 Buchwald Hartwig Pd sử dụng để thúc đẩy nucleophilic trung tâm vinylic aromat—một phản ứng bình thường khơng thể thực Ví dụ, amin thơm điều chế trực tiếp từ bromua, iotua triflat tương ứng amin cần thiết với có mặt palađi(0) bazơ kiềm mạnh I R + H R2 Pd2(dba)3, P(o-tol)3, NaOt-Bu R1 dioxane N 65–100 °C R2 N R R1 AMIN HĨA CÁC VỊNG THƠM ĐƯỢC XÚC TÁC BỞI PALLADIUM 1093 Các chế chất xúc tác sử dụng phản ứng hóa học 'Buchwald–Hartwig' phản ánh chế chất xúc tác phản ứng ghép cặp liên quan đến phản ứng oxi hóa cộng hợp, transmetallation tách khử hóa Bước đầu tiên, thường lệ, oxy hóa chèn Pd(0) vào liên kết aryl–halogen Phức Pd(II) lúc ghép cặp với amin để hai đối tác liên kết thấy liên kết với nguyên tử palladi Bazơ loại bỏ H–I khỏi phức tách khử hóa tạo thành liên kết Ar–N R2 H I R N I Pd2(dba)2 PdL2 oxi hóa R cộng hợp Pd(0)L2 I R1 PdL2 R R2 NaOt-Bu PdL2 R1 N H R2 N R1 R2 tách khử hóa N R R1 Các bazơ khác nhau, chẳng hạn t-BuONa, MeONa, LiN(TMS)2, K2CO3, thành công số phối tử thành công (các nhóm phối hợp thể màu nâu) hiển thị bên Cấu trúc thứ tư phức tạo hình sẵn sử dụng với lượng xúc tác t-Bu OAc t-Bu P Pd PCy2 Nếu bạn muốn đọc thêm thiết kế lựa chọn phối tử này, chuyển sang phần Đọc thêm cuối chương O Me2N Me2N Ph2P xantphos PPh2 Phạm vi hợp chất tạo lớn: nhóm rút điện tử cho điện tử chấp nhận; hợp chất bị cản trở hợp chất có hydro có tính axit phenol dung nạp Ngay aryl clorua, rẻ nhiều so với bromide iodua, thành cơng Me Br HO Pd2(dba)3 PhNHMe N LiN(TMS)2 HO O2N Cl Ph phức hình thành trước Me 85% hiệu suất Cl O + NaOt-Bu Et3N Me N O2N 75% hiệu suất Các halogenua dị vòng thơm hoạt động tốt cho dù chúng nghèo điện tử hay giàu điện tử Các phản ứng ghép cặp sử dụng phối tử bị cản trở nhiều hiển thị lề Me Me Cl Pd (dba) PhNHMe S NaOt-Bu phối tử N S Ph 82% hiệu suất Br Pd2(dba)3 PhNHMe N N NaOt-Bu N N N PCy2 Ph MeO OMe 96% hiệu suất phối tử Thật hấp dẫn xem amin 'nucleophile' phản ứng rõ ràng tính nucleophile khơng liên quan nhiều đến amit ghép cặp với vòng thơm điều kiện tương tự Khả hoạt động phối tử cho palladium điều quan trọng Phối tử xantphos (xem trên) sử dụng phản ứng lần chất nhóm vịng benzen quan tâm Ngay azetidine căng phản ứng tốt Ph 95% hiệu suất O phức hình thành trước HN H N PhCH2NH2 NaOt-Bu phối tử bị cản trở Cy = cyclohexyl CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM 1094 O Br N H Pd(OAc)2 N xantphos CO2Me Cs2CO3 Br MeO2C O HCONHMe Pd(OAc)2 Me N MeO2C xantphos O Cs2CO3 CO2Me H 78% hiệu suất 94% hiệu suất Những phản ứng sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dược phẩm để tạo hợp chất thuốc Khi Sepracor muốn tạo hợp chất kháng nấm itraconazole, rõ ràng họ nên tạo hai đầu hóa học lập thể nối chúng lại với phần trung tâm achiral Ngay vòng piperazine nối với hai vòng benzen khác nhau, vòng nối qua O nối với N Phản ứng ghép cặp C–N Buchwald Hartwig tạo cho vấn đề Cl acetal Cl O O O vòng piperazine N N N N N O Hợp chất kháng nấm Itraconazole (Sporanox) N N N OH Chúng ta thấy p-bromophenol liên kết với amin với xúc tác palladi, dễ dàng liên kết với piperazine Tuy nhiên, có vấn đề tiềm ẩn tính chọn lọc: chúng tơi muốn thêm vịng benzen lần cách để làm điều bảo vệ nguyên tử nitơ cách amin khử hóa với benzaldehyde Nhóm NH cịn lại sau ghép cặp với vịng thơm nhóm benzyl bị loại bỏ q trình hydro hóa HO HO PhCHO HN NH khử HO Br HN N Ph H2, Pd/C N N Pd2(dba)3 LiN(TMS)2 N Ph NH Sau đó, công Sepracor thêm đầu bên trái phân tử (chúng ta gọi R1) vào nhóm OH tự Vịng thơm khác, nhóm chức hóa với đầu bên phải phân tử (chúng ta gọi R2) ghép cặp dạng bromua với nhóm NH tự quy trình phản ứng amin hóa Buchwald–Hartwig thứ hai Thật dễ dàng để thấy cách hóa học đơn giản hóa việc lắp ráp phân tử lớn phức tạp R1O Bisphosphine BINAP hiển thị tr 319 Nó hợp chất bất đối, điều khơng liên quan đến việc sử dụng R1O Pd2(dba)3 NaOt-Bu N NH2 + Br BINAP Bu4NHF R2 N N 81% hiệu suất R2 AMIN HĨA CÁC VỊNG THƠM ĐƯỢC XÚC TÁC BỞI PALLADIUM So sánh phản ứng nucleophilic vòng thơm phản ứng xúc tác palladi Bạn nhận thấy hóa học Buchwald–Hartwig thực giống phản ứng nucleophilic nhân thơm (SNAr, Chương 22): halogen nucleophile Vì vậy, khác biệt gì? SNAr Buchwald–Hartwig nhóm tách loại F > Cl > Br > I florua nhóm tách loại tốt tăng tốc độ cộng I > Br > Cl >> F iodua tốt bước oxy hóa cộng hợp clorua làm aryl clorua rẻ chọn lọc vị trí phải có nhóm hút điện tử ortho para halogenua mẫu phản ứng chấp nhận Việc tổng hợp loại thuốc để kiểm sốt q trình đơng máu cho hội xem xét hai phương pháp Hợp chất có vịng piperazine trung tâm ngắt kết nối chuỗi bên phải cho thấy amin nhóm hóa cách alkyl hóa với halogenua benzylic amin khử hóa thích hợp F C–N N N N NH2 F3 C H N F3 C N F3C N F3C CO2H Một cách tiêu chuẩn để tạo amin thơm nitrat hóa khử (Chương 21) nghĩ đến việc tạo aminobenzene từ nitrobenzene bên Bây ngắt kết nối hai liên kết C–N với ý tưởng đặt halogenua (X) điểm đối tác thơm tham gia phản ứng ghép cặp F3C F3C X C–N NO2 C–N N F3 C F3 C NO2 N X = Ar1Cl = Ar2Cl Các nhóm vòng bên tay phải hút electron ortho para nhóm tách loại Như bạn biết từ Chương 22, điều hoàn hảo cho nucleophilic nhân thơm thông thường— nhiều đến mức clorua lựa chọn đủ tốt không cần thiết phải sử dụng florua Vịng bên trái lại có nhóm hút điện tử tốt meta halogenua đó, nucleophilic nhân thơm không hoạt động Xúc tác palladi cần thiết Các nhà hóa học Berlex Bioscatics chọn đưa vào vòng bên trái N HN Pd2(dba)3 Ph LiN(TMS) F3C Ar Cl H2, Pd/C NH N F3C Ar2Cl i-Pr2NEt MeCN N Ar1N NO2 1095 1096 CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM Các anken phối trí với palladi(II) bị cơng nucleophile Bây trường hợp khác chất xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo điều kiện cho phản ứng khơng xảy điều kiện bình thường: tác nhân nucleophilic công vào liên kết đôi bị cô lập Thông thường anken phản ứng với nucleophile liên hợp với nhóm rút điện tử Nhưng phối trí anken giàu điện tử với ion kim loại chuyển tiếp palladi(II) làm thay đổi đáng kể khả phản ứng nó: mật độ điện tử hút phía kim loại cách xa obitan π anken Điều dẫn đến hoạt hóa để chống lại công nucleophile, giống phản ứng cộng liên hợp, phản ứng hóa học bất thường xảy sau Khơng bình thường, nghĩa anken; trung tâm palladi hoạt động xác mong đợi R H R + ■ Tính chọn lọc vị trí khơng giống phản ứng Heck, cơng chủ yếu xảy phần cuối anken Các tác nhân nucleophiles bên chuyển từ palađi sang anken thường thích vị trí đầu anken tác nhân nucleophiles bên ngồi thường thích đầu bị Nu H + Nu + PdCl2 2HCl + Pd(0) Nhiều nucleophile, chẳng hạn nước, ancolvà carboxylat, tương thích với phức anken–Pd(II) cơng phức anken từ phía đối diện với palladi Sự công nucleophile chọn lọc vị trí nhiều Sự cơng tương tự vào ion bromonium có lẽ bị chi phối yêu cầu palađi cồng kềnh vị trí bị cản trở R Pd L Pd L Pd(II) phối trí Cl R Cl R PdCl2 Nu Cl nucleophilic công Cl H R Pd Nu Cl η π -phức L η σ -phức Các loại chất σ-alkyl Pd(II) thu bị phân hủy cách tách β-hydrua để lộ anken Tách khử hóa proton nhóm tách loại, thường clorua, dẫn đến palađi(0) Điểm yếu phản ứng chu trình xúc tác khơng hồn chỉnh: Pd(II), Pd(0), cần thiết để tạo phức với anken R Nu H Cl Pd Nu L L R H + tách β-hydrua HCl tách khử hóa L sản phẩm PdL2 Pd Cl Pd(II) [O] Pd(II) ? Pd(0) Có hai giải pháp cho vấn đề Chúng ta sử dụng Pd(II) theo tỷ lượng điều chấp nhận sản phẩm có giá trị phản ứng thực quy mô nhỏ Tốt sử dụng chất oxy hóa bên ngồi để đưa palađi trở lại trạng thái oxy hóa Pd(II) để chu trình tiếp tục Một khơng khí khơng phản ứng đủ nhanh (mặc dù Pd(0) phải bảo vệ khỏi khơng khí để tránh bị oxy hóa) kết hợp với đồng(II) clorua, oxy hồn thành chu trình xúc tác CuCl2 oxy hóa Pd(0) thành Pd(II) bị oxy hóa trở lại Cu(II) oxy, sẵn sàng oxy hóa thêm palađi Oxypalladation phản ứng oxy hóa Wacker Sự kết hợp chất phản ứng sử dụng để oxy hóa nhóm vinyl cuối mạch thành metyl xeton gọi phản ứng oxy hóa Wacker Tác nhân nucleophile đơn giản nước công anken hoạt hóa đầu nhiều bước oxypalladation Việc tách β-Hydrua khỏi phức σ-alkyl palladi thu giải phóng enol, chất nhanh chóng chuyển hóa thành dạng keto bền Nhìn chung, phản ứng hydrat hóa anken cuối mạch chịu loạt nhóm chức phản ứng oxy hóa Wacker PdCl2 (xt) R H2O, O2 CuCl2 H2O R Cl OH PdCl R oxypalladation H tách β OH R PdCl O R enol CÁC ANKEN PHỐI TRÍ VỚI PALLADI(II) BỊ TẤN CƠNG BỞI CÁC NUCLEOPHILE 1097 Một phản ứng liên quan q trình oxy hóa silyl enol ete thành enone Điều đòi hỏi palladi(II) theo tỷ lượng định, trình oxy hóa lại Pd(0) benzoquinone giảm lượng xuống khoảng nửa đương lượng Phản ứng cung cấp cách có giá trị để biến phương pháp chọn lọc vị trí để tạo ete silyl enol (Chương 20) thành phương pháp chọn lọc vị trí để oxy hóa ketone thành enone Bước lần oxypalladation tách β làm cho anken liên hợp với xeton: khơng có β hydro phía bên OSiMe3 R1 Pd(OAc)2 tách β AcO OSiMe3 R2 oxypalladation R1 O R2 R1 khơng có β hydro PdOAc R2 Me3SiOAc + Pd(0) Một ví dụ oxypalladi hóa xúc tác chuyển vị axetat allylic với Pd(II) Phản ứng bắt đầu q trình oxypalladi hóa anken axetat có phân tử cung cấp nucleophile để cơng anken Chất trung gian đảo ngược q trình oxypalladi hóa theo hai hướng sản phẩm axetat allylic có anken nhiều Trong trường hợp này, ba dễ dàng đánh bại O O nghịch đảo oxypalladi hóa oxypalladi hóa (MeCN)2PdCl2 O mol% O O O OAc 25 °C PdCl2 93% hiệu suất PdCl Phản ứng chọn lọc E, có nghĩa tổng hợp đơn giản E,Z-diene từ axetat đối xứng với hai anken Z-allylic Một chuyển vị thành E lại phía sau Z Động lực cho chuyển vị này, từ anken hai nhóm sang anken khác, thiết lập liên hợp Z (MeCN)2PdCl2 Z Z E OAc mol% OAc 25 °C Ancol amin nucleophile nội phân tử Các ete amin vịng hình thành với ancol nội phân tử amin nucleophile Có thể tránh palađi tỷ lượng cách sử dụng benzoquinone làm chất oxy hóa tỷ lượng với lượng palađi xúc tác Trong ví dụ này, q trình oxypalladi nội phân tử diene theo sau cơng nucleophile bên ngồi vào phức π-allyl OH O O cat Pd(OAc)2 + LiCl, AcOH/acetone O Cl 73% hiệu suất; 99:1 syn:anti 1,4-benzoquinone Palladi phối trí với mặt diene, thúc đẩy công nội phân tử ancol mặt đối diện Palladi π-allyl thu tạo thành phức π-allyl với palladi mặt cách trượt dọc để tương tác với liên kết đôi Sự công nucleophin clorua từ muối liti sau tiến hành theo cách thơng thường mặt đối diện palladium Do đó, phần cộng vào tổng thể cho diene cis Pd(II) Pd(0) 1,4-benzoquinone O HO O O Pd O OAc OAc π- phức Pd(II) OAc Pd σ-allyl phức Cl Pd π-allyl phức Cl Pd(0) π- phức Pd(0) Cl 1098 CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM Các nucleophile nitơ cơng anken hoạt hóa Pd(II), benzoquinone lần hoạt động chất tái oxy hóa, cho phép sử dụng lượng palladi xúc tác định Cơ chế tuân theo mơ hình tương tự nucleophile oxy q trình đồng phân hóa cuối tạo sản phẩm đồng phân chọn lọc vị trí bền Trong ví dụ này, sản phẩm indole thơm, liên kết đơi di chuyển vào vịng năm cạnh H PdCl Pd(0) PdCl2L2 NH N [O] N tách β N đồng phân hoá R R R R Nếu chất thiếu hydro thích hợp để tách β có anken khác có phân tử, chất trung gian σalkyl palladi theo đường Heck để tạo thành cấu trúc hai vòng (bicyclic) chuỗi phản ứng song song Một lần nữa, bước cuối đồng phân hóa qua trung gian palladi-hydride để tạo anken nội vịng (endocyclic) R PdCl2 benzoquinone phối trí NH phản ứng cộng nucleophin N R PdCl2L2 R PdCl N NH O O R carbopalladi hóa O R Pd(0) N R đồng phân hóa N N tách β-hydrua H O 92% hiệu suất O PdCl O Xúc tác palladi tổng hợp tòa phân alkaloid tự nhiên Chúng tơi tạm gác lại palladi cách trình bày tổng hợp alkaloid, N-axetyl clavicipitic axit metyl este, Hegedus Sức mạnh hóa học kim minh họa năm bước quy trình bảy bước (các kim loại đánh dấu màu cam) Mỗi bước kim xúc tác Pd(0) Pd(II) mô tả chương Hiệu suất tổng thể 18%, kết tốt phân tử phức tạp Bước tạo indole cách tạo vịng có xúc tác Pd(II) với có mặt benzoquinone làm chất tái oxy hóa Bản chất nucleophilic vị trí indole (Chương 30) khai thác để đưa vào nhóm chức iodua cần thiết Thay iốt hóa trực tiếp, quy trình hai bước hiệu suất cao liên quan đến thủy ngân, sau iốt hóa sử dụng [Hg(II)] Hg(OAc)2 HClO4, LiCl [Pd(II)] Br PdCl2(CH3CN)2 xúc tác Br Br Br HgCl I I2 LiCl benzoquinone NHTs N 80% hiệu suất Ts N 99% hiệu suất Ts N 90% hiệu suất Ts Aryl iodua phản ứng mạnh phản ứng oxy hóa cộng hợp so với aryl bromua phản ứng ghép cặp Heck chọn lọc (khơng có phối tử phosphine) với chuỗi bên khơng bão hịa để lại bromua chỗ Phản ứng Heck thứ hai bromide với ancolallylic sử dụng để tạo chuỗi bên thứ hai Q trình đóng vịng amit ancol allylic đạt với xúc tác palladi, không mong đợi với palladi(0) mà thay vào palladi(II), để tạo vịng bảy cạnh Cuối cùng, liên kết đơi liên hợp bị khử sulfonamide bị tách điều kiện quang phân TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP KHÁC [Pd(0)] [Pd(0)] OH CO2Me Br I Pd(OAc) xt Et3N N Ts AcNH Br [Pd(II)] N CO2Me N xúc tác PdCl2(CH3CN)2 hν NaBH4 Na2CO3 Pd(OAc)2 xt OH Ts Ac CO2Me N Et3N–P(Tol)3 CO2Me Ac CO2Me AcNH NHAc 1099 N N 83% hiệu suất Ts N 95% hiệu suất Ts 60% hiệu suất H Tổng quan số kim loại chuyển tiếp khác Một số kim loại - palladi đứng đầu số - tiếp tục sử dụng chất xúc tác kim loại khác có ngày phát triển sau khơng cịn ưa chuộng có sẵn chất thay tốt Thiếc phổ biến so với 20 năm trước độc tính Một trường hợp nghiêm trọng thủy ngân Thủy ngân(II) chất xúc tác tuyệt vời để cộng nước vào alkynes Nhưng thủy ngân thực độc hại, mười năm qua, vai trò bị vàng thay phần lớn Đừng giật trước chi phí! Vàng đắt tiền quy mơ sử dụng để làm nhẫn, đĩa, huy chương tiền xu, sử dụng với số lượng xúc tác Trên thực tế, vàng rẻ palladium, rhodium ruthenium Một phần sức hấp dẫn lâu đời vàng tính khơng phản ứng với tư cách kim loại: bền tạo thành muối Au(I) Au(III) AuCl AuCl3 Cả hai có sẵn thị trường thường sử dụng làm phức phosphine chúng Vàng: hoạt hóa alkynes Au(I) Au(III) tạo phức cation π với ankin chất phản ứng với nhiều loại nucleophile Với nước, kết đơn giản: thêm vào phần cuối nhiều alkyne kết cuối hydrat hóa để tạo xeton Au cat AuCl R Au –H+ R R Au Au R H R H H O H H H R HO H2O HO H H HO Khả phản ứng đơn giản phát triển theo nhiều cách phức tạp mà bạn đọc nơi khác, ví dụ đơn giản bao gồm hydrat hóa enyne để tạo thành ketone liên hợp lưu giữ ketone cách hình thành acetal nội phân tử Các chi tiết cung cấp cho bạn ý tưởng chất phản ứng, dung môi hiệu suất mol% O OH Ph NaAuCl4 mol% H2O, MeOH MeOH 83% hiệu suất Ph O AuCl OH O 99% hiệu suất Ruthenium: alkene (olefin)metathesis Chủ đề chương kim loại chuyển tiếp cho phép bạn làm điều không tưởng với phân tử hữu khơng có chúng Điều phản ứng metathesis, kết thúc chương với lời nhắc sức mạnh chất xúc tác ruthenium mà giới thiệu Chương 38 Ở đó, thảo luận chế phản ứng dựa carbene chúng tơi cho bạn số ví dụ đơn giản chẳng hạn đóng vịng amin đối xứng để tạo dị vòng năm cách sử dụng lượng chất xúc tác phức ruthenium gọi chất xúc tác Grubbs I Cấu trúc ba phức hợp ruthenium quan trọng sử dụng làm chất xúc tác cho metathesis đưa tr 1025 CHƯƠNG 40 HÓA HỌC CƠ KIM 1100 mol% xúc tác Grubbs I N + N Ts H2C PCy3 Ph Cl Ru Cl PCy3 CH2 98% hiệu suất Ts xúc tác Grubbs I Quá trình tổng hợp loại thuốc gây ngủ GlaxoSmithKline phịng thí nghiệm họ Verona sử dụng phản ứng metathesis giống nhau, amin không đối xứng tạo dị vòng sáu Chất đầu đồng phân đối quang đơn hóa học lập thể quan trọng cyclopropane, tạo phản ứng Simmons–Smith (Chương 38), phải nằm mặt đối diện vòng sáu với chuỗi bên Grubbs I OR N OR N Et2Zn, CH2I2 Ts OR N TFA, CH2Cl2 Ts Ts At another GlaxoSmithKline site, in the USA, the development of a drug for osteoporosis and osteoarthritis required a seven-membered heterocycle with two controlled chiral centres This time the Hoveyda–Grubbs catalyst had to be used but the loading is very low indeed Notice also that a free OH group does not interfere O HO O OH O2S N O N N xúc tác Hoveyda– Grubbs Cl N Cl NSO2Py O 0.25 mol% N N Ru O xúc tác Hoveyda– Grubbs Ví dụ thứ ba chúng tơi đến từ phịng thí nghiệm bảo vệ thực vật Syngenta Basel Đó phản ứng đóng vịng khác lần để tạo thành dị vòng oxy với bốn trung tâm bất đối Sản phẩm cuối trình tổng hợp malayamycin A, loại thuốc diệt nấm tự nhiên tìm thấy vi khuẩn Bước metathesis giai đoạn đầu trình tổng hợp bạn nhận thấy anken hình thành phản ứng đóng vịng sử dụng để cung cấp thêm hai trung tâm bất đối malayamycin O malayamycin A H H O O H xúc tác O Grubbs I O H2N O NH MeO O H O NH O O H O O O NH H OH Trong chương tiếp theo, bạn thấy nhiều cách khác mà ruthenium—cùng với osmium, titan, rhodium, chất khác—có thể sử dụng để giải thách thức trình tổng hợp xem xét cách tạo phân tử dạng chất đồng phân đối quang đơn lẻ ĐỌC THÊM 1101 Đọc thêm Hầu hết sách giáo khoa hóa học kim thiên cách tiếp cận vô kiện giải thích Thường có nhiều cấu trúc chu trình xúc tác chế Tuy nhiên, hai lời giới thiệu ngắn gọn giúp ích cho bạn là: M Bockmann, Organometallics and 2: Oxford Primers, OUP, Oxford, 1994 Một sách có chứa chế số phản ứng sách này, khác, P Wyatt and S Warren, Organic Synthesis: Strategy and Control, Wiley, Chichester, 2007 Có lẽ sáchtoàn diện tốt J Hartwig, Organotransition Metal Chemistry, University Science Books, New York, 2010 Các tài liệu tham khảo cho ví dụ tổng hợp thuốc metathesis là: W M Maton nhóm GlaxoSmithKline Verona, Organic Process Research and Development, 2010, 14, 1239; H Wang nhóm GlaxoSmithKline King of Prussia, Pennsylvania, Organic Process Research and Development, 2008, 12, 226; O Loiseleur nhóm Syngenta Basel, Organic Process Research and Development, 2006, 10, 518 Organic Syntheses nguồn tốt cách tạo chất phản ứng cách thực phản ứng Chất phản ứng Comins đặc trưng Organic Syntheses, 1997, 74, 77 Tài liệu tham khảo hàng đầu cho hóa học Buchwald Hartwig: J F Hartwig nhóm, Angew Chem Int Ed., 2005, 44, 1371; S L Buchwald nhóm, Organic Letters, 2005, 7, 3965 Hóa học vàng xem xét A Fürstner P W Davies, Angew Chem Int Ed., 2007, 46, 3410 Thuốc tổng hợp C H Senanayake nhóm, Tetrahedron: Asymmetry, 2003, 14, 3487; B Ye nhóm, Bioorg and Med Chem Lett., 2004, 14, 761 Hóa học vàng alkynes alkenes mô tả đánh giá dài H C Shen, Tetrahedron, 2008, 64, 3885 Kiểm tra việc hiểu bạn Để kiểm tra xem bạn nắm vững khái niệm trình bày chương hay chưa, thử giải tập có sẵn Trung tâm tài nguyên trực tuyến sách http://www.oxfordtextbooks.co.uk/orc/clayden2e/