پاورپوینت تشکیل پیوند کربن
Download
Report
Transcript پاورپوینت تشکیل پیوند کربن
واکنش های تشکیل پیوند کربن-کربن از طریق
ترکیبات بور
1
2
معرفی بور
بور عدد اتمی 5و عدد جرمی 10/811را به خود اختصاص داده است.
عنصر بور در سطح زمین به صورت ازاد یافت نمیشود و همیشه با مادهای دیگر ترکیب شیمیای ی شدهاست .در صنعت تهیه بور بسیار خالص با سختی
روبرو است چون این عنصر تمایل زیادی به تشکیل پیوند پایدار با دیگر عنصرها مانند کربن دارد .جامد امورف ان گرد قهوهای رنگ و بلور ان سیاه است.
الک ترونگاتیویتی بور 2/04است و اولین پتانسیل یونش ان 8/898است که نسبت به سایر عناصر گروه خود بیشترین الک ترونگاتیوی و بیشترین
پتانسیل بونش را دارد .تمام عناصر گروه 13به استثنا بور ،واکنش پذیری باالی ی در دمای اتاق دارند .اما بور در شرایط دمای باال وارد واکنش می شود و با
سایر عناصر مانند کربن تشکیل پیوند پایدار می دهد .از نظر شیمیای ی بور بیشتر مانند سیلیسیم رفتار میکند تا الومینیوم.
با توجه به اختالف الک ترونگاتیوی کم کربن و بور ،پیوند C-Bخصلت کواالنسی دارد.
این عنصر ،خصلت اسید لوییس از خود نشان می دهد .بور در طبیعت به صورت اکسیدهای مختلف و معموال در پیوند با دیگر عناصر یافت میشود.
3
اولین انرژی یونش
الکترو نگاتیوی
8.298
2.04
(Bبور)
5.986
1.61
(Alآلومینیوم)
11.260
2.55
(Cکربن)
8.151
1.90
(Siسیلیسیوم)
7.344
1.96
(Snقلع)
4
در این فصل ترکیبات الی بور ،سیلیکون و قلع مورد بحث قرار می گیرید.
بیشترین الک ترونگاتیوی در بین این سه عنصر مربوط به بور و کمترین الک ترونگاتیوی مربوط به قلع است.
ترکیبات خنثی بور فرمول عمومی BR3دارند در حالیکه در مورد قلع و سیلیکون R4Si, R4Snرا مشاهده می کنیم.
پیوند این عناصر با کربن به صورت کواالنسی است.
برخالف فلزات واسطه که در واکنش ،همراه با تغییر عدد اکسایش است در مورد این عناصر هیچگونه تغییر اکسیداسیونی نداریم .و واکنش های
انها شامل انتقال یک استخالف کربن با یک بار و الک ترون به یک کربن فعال دیگر است.
5
ترکیب بور 6 BH3الک ترون دارد که در نتیجه ی ان ،تمایل به دریافت جفت الک ترون دارد.
ترکیب بوران خالص ،به صورت دیمر وجود دارد.
بوران در حالل های بدون پروتون که می توانند جفت الک ترون هایشان را به اشتراک بگذارند مثل اترها ،امین های نوع 3و سولفیدها ،تشکیل ترکیب
های افزایشی اسید-باز لوییس می دهد.
6
بوران ها در حالل THFو دی متیل سولفید محلولند و به سرعت با اغلب الکن ها واکنش میدهند که این واکنش ها به هیدروبوردار کردن شناخته شده
است وتحقیقات بسیاری در این زمینه توسط پروفسور براون انجام شده است.
واکنش های هیدروبوردار کردن فضاگزین و جهت گزین هستند .بوران به کربن با استخالف کمتر متصل میشود.
مخلوطی از اثرات فضای ی و اثرات الک ترونی در جهت گیری مناسب ،موثر است.
هیدروبوردار کردن با ترکیبات الی بوری که 3گروه الکیل دارد (تری الکیل بوران) که گروه های دوم و سوم الکیل نقش ازدحام فضای ی را دارند و کمک به
جهت گزینی بر روی کربن با استخالف کمتر می کند.
7
هیدروبوردار کردن جهت گیری سین دارد.
8
Organoboran Chemistry
سنتز ترکیبات آلی بور
1
واکنش های تشکیل پیوند کربن-کربن
2
9
بورینیک اسید
R2BOH
Borinic acid
بورونیک اسید
RB(OH)2
Boronic Acid
بورونات استر
RB(OR’)2
Boronatee sther
نام گذاری
بوران ها
بوریک اسید
B(OH)3
Boric acid
بورینات استر
R2BOR’
Borinate esther
بورات
B(OR)3
Borate
10
Organoboran compound
مهم ترین و پراستفاده ترین روش سنتز ترکیبات الی بور در مورد الکنیل بوران ها و الکیل بوران ها ،هیدروبوردار کردن است.
مشتقات الیل ،اریل ،متیل و بنزیل بوران ها را نمی توان از این طریق سنتز کرد .برای سنتز این ترکیبات از واکنش ترکیبات الی فلزی با یک
مشتق الکوکسی یا هالوبوران ها استفادهمیکنند.
11
بوران ها از طریق واکنش دی الکیل بورانی مثل 9-BBNبا معرف مس تولید می شود.
این واکنش از طریق افزایش عدد ک ئوردیناسیون مس انجام می گیرد و بدنبال ان تجزیه حدواسط مس ) (IIIانجام می شود.
طی دو مرحله واکنش با ترکیب مس میتوان تکسیل بوران را تبدیل به تری الکیل بوران نامتقارن کرد.
12
مشتقات آلکیل و آریل و آلیل بوران ها مستقیما از واکنش فلز منیزیم با BF3و ترکیبات آلکیل هالید
مربوطه بدست می آیند .طی این روش مقدار زیادی معرف گرینیارد به صورت درجا تولید می شود و
سپس درگیر واکنش جایگزینی فلوئور BF3خواهد شد.
گروه های آلکوکسی بور می توانند توسط معرف های آلکیل و آریل لیتیم جایگزین شوند.
واکنش جانشینی هالوبوران ها روشی برای سنتز بوران هایی است که از طریق هیدروبوردار کردن
نمیتوان سنتز نمود.
13
واکنش های تشکیل پیوند کربن -کربن
افزایش نوکلئوفیلی از طریق مشتقات آلیل بوران ها
سنتز آلکن های فضاگزین
هومولوگیشن از طریق -αهالوانوالت ها
14واکنش های کربونیل دار کردن سایر کربن های هم رده
واکنش کربونیل دار کردن و سایر واکنش های هومولوگ
ترکیبات 3ظرفیتی بور نوکلئوفیل های خوبی نیستند اما اسید های لوییس فعالی هستند .این واکنش شامل تشکیل حدواسط های 4تای ی با بار منفی
روی بور می باشد که باعث ضعیف شدن پیوند کربن-بور شده و سپس انتقال استخالف کربن همراه با الک ترون هایش صورت گرفته است.
مرکز الک تروفیلی گاهی اوقات از طریق باز لویس تولید می شود.
15
واکنش کربونیل دار کردن
از گروه دوم این واکنش ها ،واکنش ترکیبات الی بور با مونوکسید کربن است که موجب تشکیل کمپلکس اسید-باز لوییس با ارگانوبوران ها می شود.
محصول در اثر مهاجرت استخالف کربن از بور انجام می شود .و این موضوع که یک یا دو و یا هر سه استخالف بوران مهاجرت کند ،کنترل می شود.
16
واکنش کربونیل دار کردن
17
واکنش کربونیل دار کردن
18
واکنش کربونیل دار کردن
19
واکنش کربونیل دار کردن
در سنتز الکل نوع اول فقط یکی از 3گروه الکیل بوران مهاجرت می کند.
با استفاده از دی الکیل بوران ها بخصوص 9-BBNو هیدروبوردارکردن انتهای ی پس از کربونیل دار کردن و مهاجرت بور به کربن ،مخلوط واکنش
می تواند تحت واکنش های ی قرار بگیرد و الدئید ،الکل یا -9الکیل BBN-9تشکیل شود.
20
واکنش کربونیل دار کردن
ک تون های نامتقارن را می توان با استفاده از تکسیل بوران یا تکسیل کلروبوران بدست اورد.
تکسیل کلروبوران می تواند الکیله شده ،و سپس بوسیله ی یک عامل احیا مننده مثل KBH[OCH(Me)2]3تبدیل به دی الکیل بوران
شود.
21
واکنش کربونیل دار کردن
معرف دیگری که برای کربونیل دار کردن مورد استفاده می تواند قرار بگیرد CN¯ ،و تری فلوئورو استیک
انیدرید است .بوران در ابتدا با ¯ CNوارد واکنش شده و سپس مهاجرت از طریق آسیل دار کردن گروه سیانو
توسط تری فلوئورواستیک انیدرید صورت می گیرد.
22
واکنش کربونیل دار کردن
برای رسیدن به ک تون نامتقارن می توان از IpcBCl2شروع کرد .دی کلرومتیل متیل اتر در اینجا منبع کربن کربونیل است.
مرحله ی مهم این روش های سنتزی،مهاجرت گروه الکیل از بوران به کربن کربونیل است که با حفظ پیکربندی گروه مهاجر همراه است.
23
واکنش کربونیل دار کردن
یک مرحله برای تشکیل انانتیوگزین ک تون ها هیدروبوردار کردن توسط مونوایزوپینوکامفئیل بوران IpcBH2است که با خلوص انانتیومری باال بدست
می اید.
ترکیب تری الکیل بوران توسط حرارت با استالدئید به دی الکیل(اتوکسی) بوران تبدیل می شود.که منشا -αپینین کایرال خواهد بود .خلوص انانتیومری
برای سنتز ک تون ها در این روش بین %90-60خواهد بود.
24
واکنش کربونیل دار کردن
خلوص انانتیومری باالتر با بهبود شرایط می تواند بدست اید که در ان حدواسط مونو الکیل بوران تولید می شود.
با شروع از ترکیب IpcBHClرسیدن به ک تون های حلقوی کایرال ممکن می شود.
25
واکنش کربونیل دار کردن
برای رسیدن به الدئید ،از بورونات استرهای حلقوی استفاده می شود .این ترکیب از هیدرو بوردارکردن الکن با دی برمو بوران صورت می گیرد و با تبدیل دی
برموبوران به استر حلقوی دنبال می شود .همولوگیشن با افزودن متوکسی (فنیل تایو) متیل لیتیوم به استر بورونات دنبال می شود .مرحله مهاجرت توسط
یون جیوه القا می شود .اگر از بوران یا بورونات کایرال استفاده شود ،گروه الکیل همراه با حفظ پیکربندی مهاجرت می کند.
26
26
جدول 1-9واکنش های کربونیل دار کردن
27
واکنش کربونیل دار کردن
در شکل 2که الکل نوع دوم بدست امد ،مکانیسم واکنش به این صورت است .پس از مهاجرت گروه اول ،کاهش صورت گرفته و سپس اسید
مهاجرت گروه دوم را القا می کند .و بدین صورت تشکیل الکل نوع دوم را مشاهده می کنیم.
در شکل 5-3استفاده از یک منبع دیگر،بجای کربونیل داریم .در شکل 3گروه الکیل از دی تایواستات مشتق می شود-2 .لیتیو-2-الکیل1-و3
بنزوتایول نیز به عنوان منبع کربن متصل استفاده می شود که مانند مکانیسم زیر عمل می کند.
28
28
جدول 1-9واکنش های کربونیل دار کردن
29
29
جدول 1-9واکنش های کربونیل دار کردن
30
30
جدول 1-9واکنش های کربونیل دار کردن
31
31
هومولوگیشن از طریق -αهالوانوالت ها
برای ساخت پیوند کربن -کربن ،می توان از ترکیب الی بور و ترکیبات -αهالوکربونیل ها استفاده کرد.
اتیل برمو استات با تری الکیل بوران در حضور باز وارد واکنش شده ،و مشتقات الکیل دار استیک اسید را با راندمان باال تولید می کند.
این واکنش با استفاده از مشتقات 9-BBNمثل -βالکنیل BBN-9-تحت تاثیر قرار می گیرد و استرهای βو -γغیر اشباع را تولید می کند.
32
هومولوگیشن از طریق -αهالوانوالت ها
مکانیسم این واکنش ،شامل یک حدواسط 4ظرفیتی بور است که با افزایش انوالت حاصل از -αبرمواستر با ترکیب آلی بور بدست می
آید.حفظ پیکربندی گروه مهاجرت کننده تایید کننده ی این مکانیسم است.
-αهالو ک تون ها و -αهالونیتریل ها واکنش های مشابهی نشان می دهند.
واکنش دیگری که مشابه این واکنش است ،استفاده از دیازواستر یا -αدیازوک تون هاست .مولکول نیتروژن به عنوان گروه ترک کننده عمل می کند .بهترین
نتایج با دی الکیل کلروبوران ها و مونو الکیل دی کلروبوران ها بدست می اید.
33
هومولوگیشن از طریق -αهالوانوالت ها
34
هومولوگیشن از طریق -αهالوانوالت ها
جدول 2-9
35
هومولوگیشن از طریق -αهالوانوالت ها
جدول 2-9
36
36
سنتز الکن های فضا گزین
الکین های انتهای ی می توانند توسط ترکیبات الی بور ،الکیل دار شوند و واکنش بین لیتیوم استیلید و تری الکیل بوران روی می دهد .و نهایتا مهاجرت
توسط ید القا می شود.
مکانیسم واکنش به این صورت است:
37
سنتز الکن های فضا گزین
(-Zالکن)
روش های مشابه نیز برای سنتز هم Zو هم Eالکن ها واکنش دی الکنیل بوران با ید است.
به طور مشابهی الکنیل لیتیوم به دی متیل بوراناتها اضافه می شود و سپس در طی واکنش با ید به الکن Zتجزیه می شود.
38
سنتز الکن های فضا گزین
(-Zالکن)
واکنشگر الکنیل لیتیوم به دی متیل بورونات ها اضافه می شود و سپس توسط ید به الکن Zمنتهی می شود.
با استفاده از استیلن انتهای ی ،الکیل برموبوران می توان الکن Zرا سنتز کرد .مرحله مهاجرت ،با جایگزینی Brتوسط یون متوکسید .همراه است.
39
39
سنتز الکن های فضا گزین
(-Zالکن)
فضاشیمی این واکنش ها از طریق حذف انتی در محیط بازی القا می شود .حذف توسط افزایش منوکسید به بوران القا می شود و تشکیل مرکز انیونی می
دهد.
40
40
سنتز الکن های فضا گزین
(-Zالکن)
مهاجرت از بور به کربن می تواند از طریق الک تروفیل های دیگری ایجاد شود .تری متیل سیلیل کلرید و تری متیل سیلیل تری فالت منجر به مهاجرت
فضاویژه می شوند تا فرم -βتری متیل سیلیل آلکنیل بوران ها ایجاد شود که استخالفات سیلیکون و بور به صورت
Cisقرار می گیرند .این فضاویژگی با ایجاد حدواسط پل سیلیکون افزایش می یابد.
تری بوتیل کلرید قلع شرایط مهاجرت را فراهم می کند .عالوه بر این محصولی می دهد که پیوند C-Snو C-Bبه صورت سین است .پروتونولیز
پیوندهای C-Snو C-Bبا استیک اسید-Z ،الکن می دهد.
41
41
سنتز الکن های فضا گزین
(-Eالکن)
-Eالکن ها می توانند از طریق واکنش های مختلفی تولید شوند .هیدرو بور دار کردن برموالکین -α ،برموالکنیل بوران تولید می کند .این حدواسط ها
در برخورد با یون متوکسید ،مهاجرت از بور به کربن صورت می گیرد و الکنیل الکیل بورینات تشکیل می شود .پروتونولیز ان - E ،الکن می دهد.
دی الکیل بوران ها را نیز می توان از تکسیل کلروبوران تهیه کرد .گروه تکسیل به صورت عادی مهاجرت نمی کند.
42
42
سنتز الکن های فضا گزین
(-Eالکن)
استراتژی مشابهی شامل هیدروبوردارشدن توسط BrBH2داریم.
43
43
سنتز الکن های فضا گزین
(-Eالکن)
سنتزهای فضاگزین الکن های 3استخالفی براساس Eو Zالکنیل دی اکسو بورینان هاست .واکنش با واکنشگر الکیل لیتیوم تشکیل محصول افزایشی
در حضور ید و در حالل متانول می دهد.
44
44
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
الیل بورا نهای ی مثل -9الیل BBN-9-با الدئیدها و ک تون ها وارد واکنش می شوند و کاربینول های الیلی می دهند .واکنش از طریق یک
حدواسط حلقوی پیش می رود .تشکیل پیوند در کربن γگروه الیل رخ می دهد و پیوند دوگانه جابجا می شود.
45
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
این واکنش احتماال توسط کمپلکسیشن اسید-باز لوییس شروع می شود .این امر ،الک تروفیلیسیتی کربونیل را افزایش می دهد و پیوند C-Bگروه الیل را تضعیف می
کند .راندمان واکنش برای یک سری الدئید ها و ک تون هابا -9الیل BBN-9-باالی %90بدست می اید.
مکانیسم حلقوی واکنش ،پیشنهاد می کند که واکنش افزایش الیل ،به صورت فضا ویژه خواهد بود .استر حلقوی 1و 2با الدئید وارد واکنش شدند -Eبورونات
،کاربینول دارای استروئشیمی انتی می دهد در حالیکه -Zبورونات محصول سین می دهد.
46
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
با توجه به این استروئشیمی یک حدواسط حلقوی پیشنهاد می شود که استخالف الدئید موقعیت استوای ی را پر می کند.
دیاسترو سلک تیویتی مشاهده شده ددر سیستم های ساده منجر به تحقیقاتی در مورد خلوص انانتیومری الدئیدها شدE .و -2 Zبوتنیل
بورونات ها با الدئیدهای کایرال -αاستخالف شده ،دیاستریوگزینی باالی ی از خود نشان می دهد.
47
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
48
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
49
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
چندین روش دیگر برای سنتز الیل بوران ها و استر بورونات ها وجود دارد.
واکنش الیل دار شدن بطوروسیعی با خلوص انانتیومری الیل بوران ها و بورینات ها بکار برده شده در ارتباط است .به عنوان مثال دی ایزو پینوکامفوئیل -3
متیل-2-بوتنیل بوران با الدئید وارد واکنش می شود ،کاربینول با خلوص انانتیومری بیش از %90را اک ثر مواقع بدهد.
50
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
واکنشگرهای -βالیل بیس (ایزو پینو کامفئیل) الیل بوران را برای سنتز انانتیوگزین در واکنش با الدئیدهای کایرال ،فضاگزینی باال ی ی از خود نشان
می دهد.
51
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
واکنشگر الیل بوران دیگری که که مورد استفاده قرار می گیردN ،و-Nبیس -P(-تولوئن سولفونیل) 1و -2دی فنیل1-و-2اتان دی امین است .این
واکنشگر با الدئیدها ،الکل های هموالیلی با خلوص انانتیومری %90به باال می دهد.
52
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
در شما 3-9نمونه ای از سنتز کربونیل های الیلی با الیل بوران ها و بورونات استرها را نشان می دهد.
مشتقات -βالینیل BBN-9منبع گروه های استیلنی به عنوان نوکلئوفیل است و سپس واکنش با الدئید و ک تون ها رخ می دهد که سرعت
واکنش برای الدئیدها چیزی حدود 100مرتبه بیشتر از ک تون هاست.
با افزودن مقدار کمی منگنز یا نمک لیتیوم استیلید به الدئید سرعت افزایش یافته و واکنش به صورت متوالی انجام می شود..
53
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
جدول 3-9
54
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
جدول 3-9
55
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
جدول 3-9
56
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
جدول 3-9
57
ک تکول بوران ها و پیناکول بوران ها که اتم بور به دو اتم اکسیژن متصل است ،فعالیت کمتری نسبت به الکیل یا هالوبوران ها دارد .که این موضوع به این دلیل
است که اکسیژن اثر کمبود الک ترون را کمرنگ تر می کند.
با این حال این ترکیبات بسیار پرکاربرد و مفید هستند
پیناکول بوران ها و ک تکول بوران ها در واکنش ها ی هیدروبوردار کردن کاتالیستی با فلزات واسطه بویژه مورد توجه قرار گرفته است.
61
61
62
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
63
افزایش نوکلئوفیلی توسط مشتقات آلیل بوران ها
64