Language
Country/Area
No result found
السفر الغامض للكيمياء عبر الزمن: ما هو "التفاعل المتتالي"؟
في مجال الكيمياء، غالبًا ما أصبحت كفاءة التفاعلات وتنوعها محور استكشاف الباحثين، خاصة عندما يتعلق الأمر بـ "التفاعل التتالي" (التفاعل التتالي). يسمح هذا التفاعل للكيميائيين بإجراء تغييرات كيميائية متسلسلة متعددة في عملية واحدة، غالبًا دون الحاجة إلى عزل المواد الوسيطة. وهذا لا يؤدي إلى تحسين كفاءة التفاعل فحسب، بل يقلل أيضًا من توليد النفايات الكيميائية، مما يمثل اتجاهًا مبتكرًا في التركيب الكيميائي الحديث.
التفاعل المتتالي هو عملية كيميائية تتكون من تفاعلين متتاليين على الأقل، لذا يعتمد كل تفاعل لاحق على المجموعات الوظيفية الكيميائية التي تم إنشاؤها في الخطوة السابقة.
في هذه التفاعلات، هناك نقطة مهمة وهي أنه أثناء التفاعل المتتالي، لا تتغير ظروف التفاعل مع تغير الخطوات، ولا تتم إضافة أي كواشف جديدة بعد التفاعل الأولي. تختلف هذه الطريقة عن "إجراءات الوعاء الواحد" على الرغم من أن الأخيرة يمكنها تنفيذ تفاعلات متعددة دون عزل المواد الوسيطة، إلا أنها لا تستبعد إضافة كواشف جديدة أو تغييرات بعد التفاعل الأول.
تشمل المزايا الرئيسية للتفاعلات المتتالية الاقتصاد الذري العالي وتقليل النفايات الناتجة عن العديد من العمليات الكيميائية. ليس هذا فحسب، بل إنه يقلل من الوقت والجهد اللازمين لإجراء التركيب الكيميائي. يمكن في الواقع قياس فعالية وفائدة مثل هذه التفاعلات من خلال عدة مقاييس، مثل عدد الروابط المتكونة في التفاعل الإجمالي، ومدى زيادة التعقيد الهيكلي من خلال العملية، وإمكانية تطبيقها على فئة أوسع من الركائز.
في وقت مبكر من عام 1917، كان تركيب "Europein" الذي ذكره روبنسون مثالًا مبكرًا للتفاعلات المتتالية.
منذ ذلك الحين، نما استخدام التفاعلات المتتالية بسرعة في مجال التخليق الكلي، مما حفز تطوير العديد من المنهجيات العضوية الجديدة. على مدى العقود القليلة الماضية، تكاثرت المراجعات للأدبيات حول ردود الفعل هذه. تجدر الإشارة بشكل خاص إلى التركيز المتزايد على تطوير الحفز غير المتماثل للعمليات المتتالية باستخدام المحفزات العضوية اللولبية أو المجمعات المعدنية الانتقالية.
ومع ذلك، فإن تصنيف التفاعلات المتتالية غالبًا ما يكون صعبًا بسبب تنوع التحولات متعددة الخطوات. يقسم الكيميائي الشهير K. C. Nicolaou هذه التفاعلات إلى تفاعلات محبة للنواة/للكهرباء، أو تفاعلات جذرية حرة، أو تفاعلات محيطية أو تفاعلات محفزة معدنية انتقالية بناءً على آليات الخطوة المعنية. ومع ذلك، يصبح هذا التمييز اعتباطيًا تمامًا عندما يتم تضمين فئات استجابة متعددة في نفس السلسلة، وغالبًا ما يتم تصنيف العملية برمتها وفقًا لما يسمى "الموضوعات الرئيسية".
في التفاعلات المتتالية، تأتي جميع الأمثلة تقريبًا من التوليف الكلي للجزيئات المعقدة لتسليط الضوء على التطبيق العملي التركيبي الممتاز.
التفاعل التسلسلي المحب للنواة/المحب للكهرباء
يشير التفاعل المتتالي المحب للنواة/المحب للكهرباء إلى تسلسل متتالي تكون الخطوة الأساسية فيه هي الهجوم المحب للنواة أو المحب للكهرباء. أحد الأمثلة على ذلك هو التوليف غير المتماثل قصير المدى للمضاد الحيوي واسع الطيف (-) - الكلورامفينيكول. في هذه العملية، بعد تفاعل الكحول الإيبوكسي اللولبي مع ثنائي كلورو أسيتونيتريل في وجود NaH، يتم إنتاج المنتج المقابل أيضًا بواسطة تفاعل متتالي بوساطة BF3·Et2O.
مثال آخر هو التوليف الكلي للمنتج الطبيعي البنتالينين. تقوم هذه الخطوة في النهاية بإنشاء المركب المستهدف من خلال سلسلة من تفاعلات الهجوم النووي.
تفاعل التحفيز العضوي المتسلسل
كفئة فرعية من التفاعلات المحبة للنواة/المحبة للكهرباء، تستمد التفاعلات المتتالية الحفزية العضوية الهجوم النووي الحرج من المحفزات العضوية. في التوليف الكلي للمنتج الطبيعي harziphilone، تم أيضًا تحقيق إنجازات ملحوظة من خلال التفاعلات المتتالية التحفيزية العضوية.
تفاعلات الجذور الحرة المتتالية
الخطوة الأساسية في تفاعل الجذور الحرة هو تفاعل الجذور الحرة. لقد أصبح هذا النوع من التفاعل طريقة تركيب ممتازة بسبب التفاعل العالي لأنواع الجذور الحرة. في عام 1985، أظهر التركيب الشامل لـ (±) -هيرسوتين فعالية سلسلة الجذور الحرة، والتي تضمنت تفاعلات تدوير الجذور الحرة متعددة الخطوات.
التفاعل المتتالي الدوري
تعد تفاعلات الدورة الهوائية الدائرية هي الأكثر شيوعًا في التحولات المتتالية، بما في ذلك تفاعلات الإضافة الحلقية والتفاعلات الحلقية الكهربائية وإعادة التركيب الإزاحي σ. على سبيل المثال، في عام 1982، أبلغ نيكولاو عن تفاعل سلسلة حمض الإندياندريك، مما يدل على التماسك العام لهذه العملية.
تفاعل متسلسل محفز بالفلز الانتقالي
من خلال الجمع بين حداثة الكيمياء العضوية الفلزية والقوة الاصطناعية للتفاعلات المتتالية، توفر التسلسلات المتتالية المحفزة بالمعادن الانتقالية المزيد من المزايا البيئية والاقتصادية. على سبيل المثال، تم إثبات إمكانات التحفيز المعدني من خلال تخليق منتجات رباعي هيدروتريبتوفان النشطة بيولوجيًا عبر تفاعل متتالي محفز بالأوسيميوم.
سواء أكانت تفاعلات متسلسلة محفزة للنواة، أو جذرية حرة، أو فلزات انتقالية، فإنها جميعًا تظهر الإمكانيات اللانهائية والرومانسية للتخليق الكيميائي. وهذا يجعل الناس يتساءلون، كم من الأسرار الكيميائية المجهولة تنتظرنا أن نكتشفها في الأبحاث العلمية المستقبلية؟
