تشکیل پیوند کربن-کربن

تشکیل پیوندهای کربن-کربن چالش اصلی سنتز است که با پیوند دادن یک کربن هسته‌دوست با یک کربن الکترون‌دوست از طریق روش‌های آلی فلزی، انولات، و کاتالیز شده با فلزات واسطه به دست می‌آید.

Definition

تشکیل پیوند کربن-کربن شامل واکنش‌هایی است که دو قطعه کربنی را به یک اسکلت کربنی بزرگ‌تر متصل می‌کند، که عملیات اساسی برای ساخت پیچیدگی مولکولی است.

Scope

این موضوع معرف‌های آلی فلزی (افزایش گرینیارد و اورگانولیتیوم)، آلکیلاسیون انولات و شیمی آلدول، واکنش‌های ویتیگ و اولفیناسیون‌های مرتبط، و جفت‌شدگی‌های متقاطع کاتالیز شده با فلزات واسطه مانند واکنش‌های سوزوکی، هک و نِگیشی را پوشش می‌دهد.

Core questions

• چگونه یک کربن هسته‌دوست با یک کربن الکترون‌دوست برای ایجاد یک پیوند جدید جفت می‌شود؟
• چگونه معرف‌های آلی فلزی و انولات‌ها به عنوان هسته‌دوست‌های کربنی عمل می‌کنند؟
• چگونه جفت‌شدگی‌های متقاطع فلز واسطه دامنه تشکیل پیوند را گسترش داده‌اند؟

Key theories

هسته‌دوست‌های کربنی آلی فلزی و انولات

معرف‌های گرینیارد، اورگانولیتیوم‌ها، و انولات‌های فلزی کربن هسته‌دوست را فراهم می‌کنند که به کربونیل‌ها و آلکیل هالیدها اضافه شده و پیوندهای C–C جدیدی را در واکنش‌های افزایشی و آلکیلاسیون تشکیل می‌دهند.

جفت‌شدگی متقاطع فلز واسطه

جفت‌شدگی‌های کاتالیز شده با پالادیوم و نیکل (سوزوکی، هک، نِگیشی) اورگانوهالیدها را با شرکای آلی فلزی یا آلکن از طریق افزودن اکسایشی، ترانس‌متالاسیون و حذف کاهشی به هم متصل می‌کنند و پیوندهایی را که به روش‌های کلاسیک دشوار است، ممکن می‌سازند.

Mechanisms

تشکیل پیوند کلاسیک یک هسته‌دوست کربنی (آلی فلزی، انولات، ایلید) را با یک الکترون‌دوست کربنی (کربونیل، آلکیل هالید) جفت می‌کند. واکنش ویتیگ یک ایلید فسفری را با یک آلدئید جفت می‌کند تا یک آلکن تولید کند. جفت‌شدگی‌های متقاطع یک کاتالیزور فلز واسطه را از طریق افزودن اکسایشی به یک پیوند C–X، ترانس‌متالاسیون با یک شریک آلی فلزی، و حذف کاهشی برای تشکیل پیوند C–C جدید چرخه می‌کند.

Clinical relevance

واکنش‌های تشکیل پیوند کربن-کربن، به ویژه جفت‌شدگی‌های متقاطع کاتالیز شده با پالادیوم، از ابزارهای اصلی در تولید داروسازی هستند که چارچوب‌های بی‌آریل و پیچیده بسیاری از داروهای مدرن را مونتاژ می‌کنند؛ اهمیت آن‌ها با جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۱۰ به رسمیت شناخته شد.

History

از معرف‌های آلی‌منیزیم گرینیارد (۱۹۰۰) و اولفیناسیون ویتیگ (دهه ۱۹۵۰) تا جفت‌شدگی‌های متقاطع کاتالیز شده با پالادیوم که توسط هک، سوزوکی و نِگیشی از دهه ۱۹۷۰ توسعه یافتند، تشکیل پیوند کربن-کربن بارها دگرگون شده و با چندین جایزه نوبل مورد تقدیر قرار گرفته است.

Key figures

• Victor Grignard
• Georg Wittig
• Richard Heck
• Akira Suzuki
• Ei-ichi Negishi

Seminal works

• careysundberg2007b
• warrenwyatt2008

Frequently asked questions

چرا معرف‌های گرینیارد اینقدر مفید هستند؟

معرف‌های گرینیارد یک کربن به شدت هسته‌دوست و به طور رسمی کاربانیونی فراهم می‌کنند که به طیف وسیعی از الکترون‌دوست‌های کربونیل اضافه می‌شود و آن‌ها را به روشی چندمنظوره و عمومی برای ساخت اسکلت‌های کربنی و نصب گروه‌های عاملی جدید تبدیل می‌کند.

چه چیزی واکنش‌های جفت‌شدگی متقاطع را خاص می‌کند؟

جفت‌شدگی‌های متقاطع فلز واسطه پیوندهای کربن-کربن را بین شرکایی تشکیل می‌دهند که در غیر این صورت نسبت به یکدیگر غیرفعال هستند، بسیاری از گروه‌های عاملی را تحمل می‌کنند و قطعات آروماتیک را به طور کارآمد به هم متصل می‌کنند — قابلیت‌هایی که سنتز داروها و مواد را متحول کرده است.