Кіріспе
Химиялық реакция Негиси біріктіруі - кеңінен қолданылатын өтпелі металл катализацияланған қиылысқан біріктіру реакциясы. Реакция органикалық галидтермен немесе трифлаттармен органозин қосылыстарын қосып, процесте көміртекті көміртекті байланыстарды (C C) құрайды. Палладий (0) түрі металл катализаторы ретінде қолданылады, бірақ кейде никель қолданылады. Негиши қиылыстырмаларында Ni0 немесе NiII тотығу күйіндегі түрлі никель катализаторларын қолдануға болады, мысалы Ni(PPh3) 4, Ni(acac) 2, Ni(COD) 2 және т.б. Қалған Х тобы әдетте хлорид, бром немесе йод, бірақ трифлат және ацетил окси топтары да мүмкін. X = Cl әдетте баяу реакцияларға әкеледі. Органикалық қалдық R = алкенил, арил, аллил, алкинил немесе пропаргил. Органозин қосылысындағы галоид X' хлорид, бром немесе йод болуы мүмкін, ал органикалық қалдық R' - алкенил, арил, аллил, алкил, бензил, гомоаллил және гомопропаргил. Катализатордағы металл M - никель немесе палладий. Катализатордағы лиганд L - трифенилфосфин, dppe, BINAP, хирафос немесе XPhos болуы мүмкін. Палладий катализаторларының жалпы алғанда жоғары химиялық өнімділігі мен жоғары функционалдық топтық төзімділігі бар. Негиши байланысы жалпы синтез саласында күрделі синтетикалық аралық заттар арасында C-осымды таңдаулы түрде қалыптастыру әдісі ретінде кеңінен қолданылады. Реакция sp3, sp2 және sp көміртек атомдарының (орбиталық гибридтендіруді қараңыз) бірігуіне мүмкіндік береді, бұл оны палладиймен катализделген бірігу реакцияларының арасында ерекше етеді. Органозиндер ылғалға және ауаға сезімтал, сондықтан Негиши біріктіруді оттегі мен сусыз ортада орындау керек, бұл факт оның қолданылуына кедергі келтірді. Алайда, органозиндер органостананнаннан және органобораттан гөрі реактивті, бұл реакция уақытының жылдамдығына байланысты. Реакция 2010 жылы химия саласындағы Нобель сыйлығының иегері болған Эиичи Негишидің есімімен аталған. Негиши және оның әріптестері 1976 жылы органоалюминийлі реагенттердің қиылысуын зерттеп, бастапқыда Ni және Pd-ді өтпелі металл катализаторлары ретінде қолданған, бірақ Ni стереоспецификалық ыдырауға әкелгенін, ал Pd-нің ондай әсер етпегенін атап өтті. Органоалюминий түрлерінен органозин қосылыстарына ауысу Негиши мен оның әріптестері органозиндік дәнекерлеу реакцияларында Pd кешендерін қолдану туралы баяндады және әдіс зерттеулерін жүргізді, ақыр соңында реакция жағдайларын қазіргі кезде кеңінен қолданылатын жағдайларға дейін дамытты. Ричард Ф. Хек және Акира Сузукимен бірге, Эль-Ичи Негиши 2010 жылы "органикалық синтезде палладий катализацияланған қиылысқан қосылыстар" бойынша еңбегі үшін химия саласындағы Нобель сыйлығының тең иегері болды.
The Negishi coupling is a widely employed transition metal catalyzed cross coupling reaction. The reaction couples organic halides or triflates with organozinc compounds, forming carbon carbon bonds (C C) in the process. A palladium (0) species is generally utilized as the metal catalyst, though nickel is sometimes used. A variety of nickel catalysts in either Ni0 or NiII oxidation state can be employed in Negishi cross couplings such as Ni(PPh3)4, Ni(acac)2, Ni(COD)2 etc. The leaving group X is usually chloride, bromide, or iodide, but triflate and acetyloxy groups are feasible as well. X = Cl usually leads to slow reactions. The organic residue R = alkenyl, aryl, allyl, alkynyl or propargyl. The halide X' in the organozinc compound can be chloride, bromine or iodine and the organic residue R' is alkenyl, aryl, allyl, alkyl, benzyl, homoallyl, and homopropargyl. The metal M in the catalyst is nickel or palladium
The ligand L in the catalyst can be triphenylphosphine, dppe, BINAP, chiraphos or XPhos. Palladium catalysts in general have higher chemical yields and higher functional group tolerance. The Negishi coupling finds common use in the field of total synthesis as a method for selectively forming C C bonds between complex synthetic intermediates. The reaction allows for the coupling of sp3, sp2, and sp carbon atoms, (see orbital hybridization) which make it somewhat unusual among the palladium catalyzed coupling reactions. Organozincs are moisture and air sensitive, so the Negishi coupling must be performed in an oxygen and water free environment, a fact that has hindered its use relative to other cross coupling reactions that require less robust conditions (i. e. Suzuki reaction). However, organozincs are more reactive than both organostannanes and organoborates which correlates to faster reaction times. The reaction is named after Ei ichi Negishi who was a co recipient of the 2010 Nobel Prize in Chemistry for the discovery and development of this reaction. Negishi and coworkers originally investigated the cross coupling of organoaluminum reagents in 1976 initially employing Ni and Pd as the transition metal catalysts, but noted that Ni resulted in the decay of stereospecifity whereas Pd did not. Transitioning from organoaluminum species to organozinc compounds Negishi and coworkers reported the use of Pd complexes in organozinc coupling reactions and carried out methods studies, eventually developing the reaction conditions into those commonly utilized today. Alongside Richard F. Heck and Akira Suzuki, El ichi Negishi was a co recipient of the Nobel Prize in Chemistry in 2010, for his work on "palladium catalyzed cross couplings in organic synthesis".
Өнеркәсіптік қолдану
Негиши біріктірімі өнеркәсіптік қолданбаларда Suzuki реакциясы мен Heck реакциясы сияқты жиі қолданылмайды, негізінен қажетті арил немесе алкил мырыш реагенттерінің су мен ауа сезімталдығының нәтижесінде. 2003 жылы Novartis компаниясы асма ауруын емдеу үшін препарат ретінде зерттелген 4D типті фосфодиэстераза ингибиторы PDE472 өндірісінде Negishi жұптастыруын қолданды. Негиши біріктіруін Сузуки реакциясына балама ретінде пайдаланды, ол қажетті бензодиоксазол синтетикалық аралық өнімнің жақсартылған өнімділігін, 4, 5 кг мөлшерде 73% -ды қамтамасыз етті.
Жалпы синтездегі қолданулар
Жоғарыда аталған су мен оттегінің сезімталдығының нәтижесінде Negishi біріктіруін өнеркәсіптік химияда сирек қолданатын болсақ, ол табиғи өнімдердің жалпы синтезі саласында кеңінен қолданылады. Басқа қиылыспалы реакцияларға қарағанда реактивтіліктің жоғарылауы Негиши қиылысуын табиғи өнімдерді синтездеудегі күрделі аралық заттардың қосылуына қолайлы етеді. Негиши біріктіруінің негізгі кемшілігі, оның су мен оттегіге сезімталдығынан басқа, басқа қиылысқан біріктіру реакцияларымен салыстырғанда функционалдық топқа төзімділігінің салыстырмалы болмауы. (−) стемоамид - Stemona tuberosa өсімдігінің түбірлік экстракттерінде кездесетін табиғи өнім. Бұл экстракттер жапондық және қытайлық халық медицинасында тыныс алу жолдарының бұзылуын емдеу үшін пайдаланылған, ал (−) стемоамид - антигельминттік. Сомфаи және оның әріптестері (−) стемоамид синтезінде Негиши жұпталымын қолданды. Реакция синтездің ортасында жүзеге асырылды, β,γ қанықпаған эфир мен аралық диен 4 арасында sp3 sp2 c c байланысын құраған, өнімнің 5 78% -ы алынған. Somfai (−) стемоамидтің стереоселективті толық синтезін 12 қадамда 20% жалпы өнімділікпен аяқтады. Кибаяши және оның әріптестері Негиши жұптастығын Pumiliotoxin B-нің толық синтезде пайдаланды. Pumiliotoxin B - бұл Панаманың улы бақасы Dendrobates pumilio-дан оқшауланған ірі уытты алкалоидтардың бірі. Бұл уытты алкалоидтар кернеуге тәуелді натрий арналарына модуляторлық әсер етеді, нәтижесінде кардиотоникалық және миотоникалық белсенділік пайда болады. Кибаяши Пумилиотоксин В синтезінің соңғы кезеңінде Негиши біріктіруін қолданды, мырыш алкилиденін индолизидин 6 -дағы гомоалликалық sp3 көміртекті (Е) винил йодты 7 -мен біріктіріп, 51% өнімділік алды. Табиғи өнім депротекциядан кейін алынған. δ транс- токотриенол қышқылы Chrysochlamys ulei өсімдікінен оқшауланған, ол ДНК полимераза β (pol β) -ны тежейтін табиғи өнім, ол ДНК-ны базалық экзиция арқылы қалпына келтіреді. ПолиВ- ні басқа химиотерапиялық препараттармен бірге ингибициялау осы химиотерапиялық препараттардың цитотоксикалық әсерін арттыра алады, бұл тиімді дозаны төмендетуге әкеледі. Негиши біріктіруі Hecht және Maloney-дің sp3 гомопропаргил мырыш реагенті 8 мен sp2 винил йодты 9 біріктіруі арқылы δ транс токотриенолой қышқылының синтезінде іске асырылды. Реакция сандық өнімділікпен, синтездің ортасында фрагменттерді біріктіріп, стереоселективті синтезделген табиғи өнімге δ транс-токотриенол қышқылына дейін жалғасты. Смит пен Фу олардың екіншілік нуклеофилдерді екіншілік алкил электрофильдермен жұптастыру әдісін аль-цембра 2,7,11 триен 4,6 диолдың, яғни ісікке қарсы белсенділігі бар нысананың формалды синтезіне қолдануға болатынын көрсетті. Олар өздерінің әдісін қолданып, граммдық шкалада 61% өнімділікке қол жеткізді. Бұл әдіс әртараптандыру және басқа алкил топтарын орнату үшін құрылымы белсенділік қатынасы (SAR) зерттеулерін жүзеге асыру үшін осы қолданбада өте ыңғайлы болады. Киршнинг пен Шмидт каролактонның алғашқы толық синтезіне никельді катализделген негиши қиылыстырмасын қолданды. Бұл қолданбада олар 82% өнімділікке және dr = 10: 1 -ге қол жеткізді.
Органозин прекурсорларын дайындау
Алкилзинк реагенттеріне диметилацетамидтегі (DMAC) йодты пайдалана отырып, тиісті алкилбромидтерден қол жеткізуге болады. Каталитикалық I2 цинкті нуклеофилді қосылуға белсендіреді. Арил цинктерін Гринард сияқты аралық арқылы жұмсақ реакция жағдайында синтездеуге болады. Органозиндерді Knochel және басқалар көрсеткендей, in situ да өндіре алады және бір ыдыстағы процедурада пайдалана алады.