Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Арил немесе алкил топтарының бірігу реакциясы
Coupling reaction of aryl or alkyl groups
Фриц Ульманның есімімен аталған Ульман реакциясы немесе Ульман бірігуі, мыс көмегімен екі арил немесе алкил тобын біріктіреді. Реакцияны алғаш рет Ульман және оның шәкірті Билецкий 1901 жылы хабарлады. Кейіннен палладий мен никельдің де тиімді қолданылатыны көрсетілді. Арил-арил байланысын қалыптастыру – қазіргі заманғы органикалық синтездегі маңызды құрал, ол табиғи өнімдерді синтездеу, фармацевтика, агрохимия, сондай-ақ коммерциялық бояулар мен полиароматикалық қосылыстарды әзірлеу салаларында қолданылады. Бір ғасырдан астам тарихы бар Ульман реакциясы, жоғары тотығу күйіндегі өтпелі металл, негізінен мысты қолданған алғашқы реакциялардың бірі болды. Биарильдік байланыстың өнеркәсіпте маңызды рөл атқаруына қарамастан, Ульман реакциясы бастапқы даму кезеңінде көптеген қиындықтарға тап болды. Дегенмен, қазіргі заманда Ульман реакциясы, басқа катализаторлық металдарға қарағанда мыстың бірнеше артықшылықтарының арқасында қайта жанданып, үлкен қызығушылық тудырып отыр.
The Ullmann reaction or Ullmann coupling, named after Fritz Ullmann, couples two aryl or alkyl groups with the help of copper. The reaction was first reported by Ullmann and his student Bielecki in 1901. It has been later shown that palladium and nickel can also be effectively used. Aryl Aryl bond formation is a fundamental tool in modern organic synthesis, with applications spanning natural product synthesis, pharmaceuticals, agrochemicals, and the development of commercial dyes and polyaromatics. With over a century of history, the Ullmann reaction has been one of the first to use a transition metal, primarily copper, in its higher oxidation states. Despite the significant implications of biaryl coupling in industries, the Ullmann reaction was plagued by a number of problems in its early development. However, in modern times the Ullmann reaction has revived interest due to several advantages of copper over other catalytic metals.
Механизм
Ульман реакциясының реакциялық механизмі кеңінен зерттелді. Электрондық спиндік резонанс радикалдық аралық заттың болуын жоққа шығарады. Бұл 2008 жылы Хартвиг және оның әріптестері жүргізген тәжірибелер жиынтығымен расталды. Палладий катализаторларында байқалатын тотықтырғыш қосылу / редуктивті жою тізбегі мыс үшін ықтимал емес, себебі мыс(III) сирек кездеседі. Реакция, ең болжамды, екінші арил реагентімен нуклеофилдік ароматикалық алмасуға түсетін органомыс қосылысының (RCuX) түзілуін қамтиды. Басқа механизмдер де ұсынылған, мысалы σ байланысының метатезі. Төменде көрсетілген қарапайымдалған механизм әдетте қабылданған.
The reaction mechanism of the Ullmann reaction has been extensively studied. Electron spin resonance rules out a radical intermediate. This was confirmed in a set of experiments performed in 2008 by Hartwig and co workers. The oxidative addition / reductive elimination sequence observed with palladium catalysts is unlikely for copper because copper(III) is rarely observed. The reaction likely involves the formation of an organocopper compound (RCuX) which reacts with the other aryl reactant in a nucleophilic aromatic substitution. Alternative mechanisms have been proposed such as σ bond metathesis. The simplified mechanism shown below is generally accepted.
Ульманның біріктіруі үшін бидентат лигандтар
2000 жыл шамасында Ульман реакциясының тиімділігін жақсартатын әртүрлі бидентатты лигандтар табылды. Бидентатты лигандтар реакция жағдайын жеңілдетіп, функционалдық топтардың жоғары төзімділігін қамтамасыз етеді. Оларға аминқышқылы, оксиндер, Шифф негіздері және көптеген басқа да O-O немесе N-N бидентаттары кіреді. Бұл алғашқы бидентатты жүйелер Ульман реакцияларын іске асыру мүмкіндігін арттырды, бірақ олардың кемшіліктері де болды. Мыс пен лигандтың көп мөлшерде қолданылуы қажет болды, сондай-ақ, өте қиын арилхлоридті белсендіру мүмкін болмады. Бұл мәселелер 2015 жылы ерекше оксалдық диамин лигандтарын жасау арқылы шешілді, бұл Ульман реакциясын өнеркәсіптік қолдануға ыңғайлы етті.
Around the year 2000, various bidentate ligands were found to improve the efficieny of the Ullmann reaction. Bidentate ligands allow for milder reaction conditions and higher functional group tolerance. They included amino acids, oxines, Schiff bases, and many other O O or N N bidentates. These initial bidentate systems elevated the practicality of Ullmann reactions but it still had drawbacks. High loadings of copper and ligand were required and activation of the notoriously difficult aryl chloride was still not possible. These problems were solved in 2015 with the design of special oxalic diamine ligands, making the Ullmann reaction viable for industrial application.
Симметриялық емес және асимметриялық жалғаулар
Биарил қосылыстарының Ульман синтезі хиральды реагенттерден хиральды өнімдер алуға қолданылуы мүмкін. Өнімдердің диастереомерлік қатынасы, көмекші оксазолин тобындағы үлкен R топтарымен жақсартылады. Асимметриялық Ульман реакциялары сирек зерттелгенімен, екі байланыс құрастырушы компонентінің біреуі артық мөлшерде болғанда орындалуы мүмкін. Реакцияға катализатор ретінде мыс йодидімен қатар L-пролин де қажет.
Ullmann synthesis of biaryl compounds can be used to generate chiral products from chiral reactants. The diastereomeric ratio of the products is enhanced with bulkier R groups in the auxiliary oxazoline group. Unsymmetrical Ullmann reactions are rarely pursued but have been achieved when one of the two coupling components is in excess. The reaction requires Lproline in addition to copper iodide as catalyst.
Өнеркәсіптік қолдану
Сулы Ульман реакциялары пилоттық өсімдіктерде қолданылды.
Aqueous Ullmann reactions have been used on the pilot plant scale.