Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сақиналық жүйелердегі химиялық құбылыс. Сақина кеңею және сақина тарылу реакциялары сақиналарды кеңейтеді немесе тарылтады, көбінесе органикалық химияда. Бұл термин әдетте C-C байланыстарын жасау және үзу реакцияларын қамтиды.
Chemical phenomenon within ring systems
Ring expansion and ring contraction reactions expand or contract rings, usually in organic chemistry. The term usually refers to reactions involve making and breaking C C bonds,
|C4H7+ < > C3H5CH2+
Карбеноидтық сақиналардың жиырылуы
Арндт-Эйстерт реакциясында α-диазокетон N2-ні бөліп шығаруға итермеленеді, нәтижесінде карбонил тобына жақын орналасқан өте реактивті секстет көміртек орталығы түзіледі. Мұндай қосылыстар Вольф қайта құрылымы арқылы спирттердің қатысуымен эфирге айналады. Циклді α-диазокетондарға қолданғанда сақинаның қысқаруы жүзеге асады. Стероидтарда бұл реакция циклопентанон топтарын циклобутанил туындыларына түрлендіру үшін қолданылған.
In the Arndt–Eistert reaction, an α diazoketone is induced to release N2, resulting in a highly reactive sextet carbon center adjacent to the carbonyl. Such species convert by a Wolff rearrangement to give an ester in the presence of alcohols. When applied to cyclic α diazoketones, ring contraction occurs. In the case of steroids, this reaction has been used to convert cyclopentanone groups to cyclobutanyl derivatives.
Сақиналардың кеңею реакциялары
Сақиналық кеңейтулер әдісі арқасында, әдетте синтездеу қиын болатын үлкен жүйелерге қол жеткізуге болады. Сақиналар сақинаға бұрыннан қосылған сыртқы топқа сақинаның шабуылдауы (миграция/қосылу), екі циклді бір үлкен сақинаға ашу, немесе сақина жабылуымен бірге кеңейту арқылы кеңейтілуі мүмкін. Бұл кеңейтулер кеңейтілген сақинаға қандай атом (көміртек немесе гетероатом) енгізілгеніне байланысты жіктелуі мүмкін.
Ring expansions can allow access to larger systems that can be difficult to synthesize otherwise. Rings can be expanded by attack of the ring onto an outside group already appended to the ring (a migration/insertion), opening of a bicycle to a single larger ring, or coupling a ring closing with an expansion. These expansions can be further broken down by what type of atom they incorporate (a carbon or a heteroatom) into the expanded ring.
Экзоциклді топқа көшіру арқылы көміртектің енуі
Бұл реакциялардың жалпы ерекшеліктері – сақинаға жақын орналасқан көміртегінде экзоциклдік тобының кете бастауы және сақинадағы эндоциклдік байланыстың орын ауыстыруын бастауға қабілетті электрон беретін топтың болуы. Көміртегінің орын ауыстыруының кең таралған мысалы – пинакол қайта құрылуы. Бұл реакциялар сақинаны кеңейту ғана емес, сонымен қатар экзоциклдік топқа басқа да функционалдық топтар қосылған болса, оларды пайдалануға да мүмкіндік береді. Эндоциклдік байланыстың орын ауыстырған тобы, қазірден бар функционалдық топтарға байланысты сақинаға таңдамалы түрде қосылуы мүмкін, мысалы, циклді кетонға 1,2-қосылу.
These reactions have the general features of having an exocyclic leaving group on a carbon adjacent to the ring and an electron donating group on the ring capable of initiating a migration of an endocyclic bond. A common migration introduction of carbon is a pinacol rearrangement. These reactions are useful beyond simply expanding a ring because the exocyclic group attacked may also have other functionality appended to it besides the leaving group. The group to which the endocyclic bond migrates can also be selectively added to the ring based on the functionality already present, for example 1,2 addition into a cyclic ketone.
Велосипедтің ашылуы арқылы көміртектің енгізілуі
Сақинаны кеңейтудің жиі қолданылатын әдісі циклопропанды ашу арқылы жүзеге асырылады, онда бициклді аралық қосылыстар пайда болады. Бұл стратегия циклдік алкеннің Симмонс-Смит сияқты циклопропанизациялануымен басталуы мүмкін. Циклопропанға негізделген тағы бір сақина кеңею түрі – Бухнер сақина кеңеюі. Бухнер сақина кеңеюі арендерді циклогептатриендерге айналдыру үшін қолданылады. Бухнер сақина кеңеюі, сақинаға қосылған көміртегіне электронды қабылдағыш топтарды орналастыру арқылы, қажетті өнімді алуға бағытталған ашылу процесін жеңілдетеді. Қаныққан бициклді молекулаларда сақинаны ашу үшін циклопропанды сондай етіп енгізу керек, әйтекел көрші топ кеңеюге көмектеседі немесе сақина сыртқы топтың шабуылымен ашылады. Сақинаны ашу арқылы сақинаны кеңейту әдісін одан да ірі жүйелерге қолдануға болады, бұл одан да үлкен сақиналық жүйелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Гроб фрагментациясы мұндай кеңеюдің мысалы ретінде қолданылуы мүмкін. Пинакол түріндегі миграция сияқты, Гроб фрагментациясы да байланыстың миграциясын жеңілдету және кетіп бара жатқан топтың шығарылуын қамтамасыз ету үшін электрон беретін топқа тәуелді. Бұл жағдайда электрон беретін топ, электрон жұбын бөліп, үзілген байланыстағы көміртегіне беруге қабілетті псевдоэлектрон беретін топ болуы мүмкін. Екі кіші сақинамен жұмыс істеу, кеңейтілген сақинамен жұмыс істеуден бұрын молекуланың екі бөлігін жеке өңдеуге мүмкіндік береді. Доуд-Беквит сақина кеңею реакциясы да сақинаға бірден бірнеше көміртегі атомын қосуға қабілетті және ірі сақиналар жасау үшін пайдалы құрал болып табылады. Бұл реакция аралық бицикл арқылы жүргенімен, соңғы циклдеу және сақинаның ашылуы бір радикалдық реакция шеңберінде жүзеге асырылады. Бұл кеңеюдің пайдасы – бета-кетоэстерді үлкен циклдік кетонға айналдыруға мүмкіндік беруі, оны циклдік кетонды немесе экзоциклдік эфирді пайдалану арқылы оңай өңдеуге болады.
A common method for expanding a ring involves opening cyclopropane containing bicyclic intermediate. The strategy can start with a Simmons Smith like cyclopropanation of a cyclic alkene. A related cyclopropane based ring expansion is the Buchner ring expansion. The Buchner ring expansion is used to convert arenes to cycloheptatrienes. The Buchner ring expansion is encouraged to open to the desired product by placing electron withdrawing groups on the carbon added. In order to perform the ring opening on saturated bicyclic molecules the cyclopropane must be introduced such that a neighboring group can facilitate the expansion or the ring must be opened by attackate the expansion or the ring must be opened by attack from an outside group. Ring opening as a means of ring expansion can also be applied to larger systems to give access to even larger ring syscyclization. The Grob fragmentation can be applied as an example of such an expansion. Like the pinacol type migration the Grob fragmentation relies on an electron donating group to promote the bond migration and encourage the leaving group to be expelled. In this case the electron donating group can be a pseudo electron donating group which is capable of eliminating and donating an electron pair into the carbon with the breaking bond. Working with two smaller rings can allow for elaboration of two parts of the molecule separately before working with the expanded ring. The Dowd Beckwith ring expansion reaction is also capable of adding several carbons to a ring at a time,e of adding several carbons to a ring at a time, and is a useful tool for making large rings. While it proceeds through an intermediate bicycle the final cyclization and ring opening take place within the same radical reaction. This expansion is useful because it allows the expansion of a beta ketoester to a large cyclic ketone which can easily be elaborated using either the cyclic ketone or the exocyclic ester.
Гетероатомдық инсерсиялық реакциялар
Гетероатомдарды сақиналарға қосу, егер олар de novo сақиналық синтез арқылы жүргізілмесе, сақина кеңеюі арқылы жүзеге асуы мүмкін. Бұл енгізілулер негізінен сақина кеңеюі болып табылады, себебі олар көбінесе жоғарыда көміртек үшін айтылғандай, көшіру/қосылу жолдары арқылы өтеді. Мысалдарға Бекманның қайта құрылымдалуы (кодеинге азот енгізу үшін) және Бейер-Виллигер тотығуы (күршік тәрізді байланысқан эфирлерге оттегі енгізу үшін) синтездегі маңызды қолданыстары кіреді. Екеуі де алкил тобы экзоциклді гетероатомға көшетін кезде шығатын топтың бөлінуімен жүзеге асады, бұл пинакол түріндегі қайта құрылымдалуға ерекше ұқсас.
Heteroatom additions to rings can occur through ring expansions if not they are not done through de novo ring synthesis. These introductions are primarily ring expansions because they often take place through migration/insertion pathways similar to those mentioned above for carbon. Examples include high impact applications of the Beckmann rearrangement (for introduction of nitrogen into codeine) and the Baeyer Villiger oxidation (introduction of oxygen to cage annulated ethers) in synthesis. Both occur with the expulsion of a leaving group as the alkyl group migrates onto the exocyclic heteroatom, which is strikingly similar to the pinacol type rearrangement.
Сақинаның жиырылу реакциялары
Сақиналардың қысылуы үлкен сақиналардан кішірек, күшті керілген сақиналар жасауға көмектеседі. Мұндай сақиналарды жасауға түрткіс болатын себеп – толыққанды дамыған кіші сақинаны жасаудың қиындығы, себебі мұндай сақинаны атомды жою арқылы үлкен сақинадан жасау оңайырақ, немесе бастапқы үлкен құрылым қол жетімдірек болуы мүмкін. Сақинаның қысылуы оны жүзеге асыратын реакциялық аралық заттар арқылы оңай сипатталады. Стандартты аралық заттар – аниондық, катиондық және карбеноид.
Ring contractions are useful for making smaller, more strained rings from larger rings. The impetus for making these rings comes from the difficulty associated with making a fully elaborated small ring when such a ring could more easily be made from an elaborated larger ring, from which an atom can be excised, or that the original larger scaffold is more accessible. Ring contractions are easily characterized simply by the reactive intermediate which performs the contraction. The standard intermediates are anionic, cationic, and carbenoid.
Фаворскийдің қайта орналасуы
Фаворскийдің қайта орналасуы – классикалық аниондық сақина тарылу реакциясы. Ол карбанион арқылы жүзеге асады, ол эндоциклді көміртекке шабуылдайды және шығатын топты (галогенидті) бөліп шығарып, бастапқысынан кіші сақиналары бар бициклді молекула құрайды. Содан кейін бицикл кетонға нуклеофилді шабуыл арқылы ашылып, тарылған өнім пайда болады. Бұл реакция циклогексанонды циклопропанкарбон қышқылының метил эфиріне түрлендіру үшін қолданылған. Стандартты Фаворский қайта орналасуына альтернатива – аниондық топтың шығатын топқа бағытталған байланыстың миграциясын ынталандырып, шығатын топты бөліп шығаратын, «теріс пинакол қайта орналасуы» деп аталатын реакцияны жүргізу болып табылады, және бұл бірнеше синтезде қолданылған. Бұл кеңею реакциясы сияқты, миграцияға көмектесетін электрон беретін топтың қатысуымен жүреді. Бір сақинаның тарылу реакциялары екінші сақинаның кеңеюімен біріктірілуі мүмкін, нәтижесінде тең өлшемді біріккен сақиналардан тең емес бицикл пайда болады. Бұл катиондық қайта орналасулар күрделі молекулалардың негізгі құрылымдарын синтездеу үшін қолданылады.
The Favorskii rearrangement is a classic anionic ring contraction. It proceeds through a carbanion that attacks an endocyclic carbon and expels a leaving group (a halide) forming a bicyclic molecule with rings smaller than the original. The bicycle is then opened by nucleophilic attack on the ketone to give the contracted product. This reaction has been used to convert cyclohexanone to the methyl ester of cyclopropanecarboxylic acid. An alternative to the standard Favorskii rearrangement, is to perform what can be thought of as a negative pinacol rearrangement where an anionic group encourages a bond aligned with a leaving group to migrate and expel the leaving group, which has been used in several syntheses. Like the expansion reaction this proceeds with an electron donating group aiding in the migration. Contraction reactions of one ring can be coupled with an expansion of another to give an unequal bicycle from equally sized fused ring. These cationic rearrangements have found use to synthesize the cores of complex molecules.