Кіріспе
Циклопропан сақиналарын өндіретін химиялық процесс Органикалық химияда циклопропанация циклопропан (cаяу) (CH2) 3) сақиналарын өндіретін кез келген химиялық процесті білдіреді. Бұл қазіргі заманғы химияда маңызды процесс, өйткені көптеген пайдалы қосылыстар осы мотивті алып жүреді; мысалы пиретроидты инсектицидтер және бірқатар кинолондық антибиотиктер (ципрофлоксацин, спарфлоксацин және т.б.). Алайда циклопропандардағы жоғары сақиналық штамм оларды өндіруді қиынға соғады және әдетте карбендер, илидтер және карбаниондар сияқты өте реактивті түрлерді пайдалануды қажет етеді. Реакциялардың көбі келетропиялық түрде жүреді.
In organic chemistry, cyclopropanation refers to any chemical process which generates cyclopropane (|(CH2)3) rings. It is an important process in modern chemistry as many useful compounds bear this motif; for example pyrethroid insecticides and a number of quinolone antibiotics (ciprofloxacin, sparfloxacin, etc.). However, the high ring strain present in cyclopropanes makes them challenging to produce and generally requires the use of highly reactive species, such as carbenes, ylids and carbanions. Many of the reactions proceed in a cheletropic manner.
Карбоноидты реагенттер қолданылған алкендерден
Карбенді түріндегі реагенттерді қолдана отырып, алкендерді циклопропан сақиналарына түрлендірудің бірнеше әдістері бар. Карбендердің өздері өте реактивті болғандықтан, оларды карбеноид деп аталатын тұрақтандырылған түрінде қолдану кең таралған.
Симмонс-Смит реакциясы
Симмонс-Смит реакциясында реактивті карбеноид - иодометилцинк иодиді, ол әдетте диодометан мен мырыш мыс жұптарының реакциясынан пайда болады. Диброметан немесе диазометан және мырыш йодиді сияқты арзан баламаларды қамтитын модификациялар әзірленді. Жүйенің реактивтілігін цинк-мыс жұпты диэтилцинкке ауыстыру арқылы да арттыруға болады. Асимметриялық нұсқалары белгілі.
Диазо қосылыстарын қолдану
Диазометан сияқты кейбір диазоқорылыстар олефиндермен реакцияға келіп, циклопропандарды екі сатылы түрде шығарады. Бірінші кезең - пиразолинді 1,3 диполярлы циклоаддициядан алу, содан кейін циклопропанды беру үшін фотохимиялық немесе термиялық ыдырау арқылы азотсыздандыру. KOH және платинаны катализатор ретінде жиі қолданатын жылулық жол, орыс химигі Николай Кишнердің есімімен Кишнер циклопропан синтезі деп те аталады және гидразин және α,β қанықпаған карбонил қосылыстарын пайдалана отырып, орындалуы мүмкін. Осының механизмі бірнеше зерттеулердің тақырыбы болды және ол біршама даулы болып қала береді, бірақ ол кеңінен дирадикалды түр арқылы жүреді деп есептеледі. Жасыл химия тұрғысынан бұл әдіс карбен негізіндегі циклопропанациядан жоғары, өйткені ол металдарды немесе галогенді реагенттерді қамтымайды және тек қана N2 шығарады. Алайда реакция қауіпті болуы мүмкін, өйткені реакцияға ұшырамаған диазо қосылыстардың іздері пиразолиннің жылулық қайта орналасуы кезінде жарылуы мүмкін.
Диазоқорытпаларды металл катализасымен пайдалану
Метил фенилдиазоацетат және көптеген ұқсас диазо- туындылар донорлық акцептор карбендердің прекурсорлары болып табылады, оларды циклопропанизация үшін немесе органикалық субстраттардың СН байланыстарына енгізу үшін пайдалануға болады. Бұл реакциялар диродий тетраацетаты немесе, одан да қызықтысы, туысқан хиральды туындылар арқылы катализделеді.
Еркін карбендерді пайдалану
Еркін карбендерді циклопропанизация реакцияларында қолдануға болады, бірақ бұл үшін шектеулі мүмкіндік бар, өйткені олардың аз бөлігі ыңғайлы түрде өндірілуі мүмкін және олардың барлығы дерлік тұрақсыз (қараңыз: карбен димеризациясы). Бұған дихлокарбен немесе дифлюорокарбен сияқты дихалокарбендер ерекшелік етеді, олар жеткілікті тұрақты және реакцияға түсіп, екілік циклопропанды дихалокарбендерді құрайды. Бұл қосылыстар Skattebøl қайта орналасуы арқылы аллендерді қалыптастыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Бухнер сақинасының кеңейу реакциясы тұрақтандырылған карбенді қалыптастыруды да қамтиды. Циклопропанизация сонымен қатар стереоспецификалық, өйткені карбендер мен карбеноидтарды алкендерге қосу - бұл хелетроптық реакцияның бір түрі, ал қосу синхронды түрде жүргізіледі. Мысалы, дибромокарбен және цис 2 бутен цис 2,3 диметил 1,1 дибромоциклопропанды береді, ал транс изомер тек транс циклопропанды береді.
Алкендерден илидтерді пайдаланып
Циклопропандар күкірт илиді арқылы Джонсон-Кори-Чайковский реакциясында да өндірілуі мүмкін, алайда бұл процесс негізінен электронды кедей олефиндер, әсіресе α,β қанықпаған карбонил қосылыстары үшін қолданылады.
Биосинтез
Биохимияда циклопропандар өте сирек кездесетін болса да, табиғатта циклопропанизация жолдарының көпшілігі анықталды. Ең көп таралған жолдар терпеноидтердегі карбокациялар сақинасының жабылу реакцияларын қамтиды. Циклопропан май қышқылдары S аденозилметиониннің (SAM) қанықпаған май қышқылдарына шабуылдауынан пайда болады. Этилен гормонының прекурсоры 1 аминоциклопропан 1 карбоксил қышқылы пиридоксал фосфатымен конденсацияланғаннан кейін SMe2 тобының молекулааралық нуклеофилді ығысуы арқылы SMM- ден тікелей алынады. Диазоэстерлерден олефиндерге тікелей карбенді беру де ин витро биокатализ арқылы Bacillus megaterium цитохромы P450 ферментінің инжинирингтік нұсқаларын қолдану арқылы қол жеткізілді, олар бағытталған эволюция арқылы оңтайландырылды.