Bergmanova cyklizace
Bergmanova cyklizace, též označovaná jako Masamuneova-Bergmanova cyklizace, Masamuneova-Bergmanova reakce nebo Masamuneova-Bergmanova cykloaromatizace je přesmyková reakce, ke které dochází při zahřívání endiynů za přítomnosti vhodných donorů vodíku a tvorbě derivátu benzenu.[1][2] Objevili ji japonsko-americký chemik Satoru Masamune a americký chemik Robert G. Bergman.
Jedná se o nejdůkladněji prozkoumanou cykloaromatizační reakci.[3]
Reakce začíná pyrolýzou (za teploty nad 200 °C) za vzniku velmi reaktivního para-benzynového biradikálu. Radikál reaguje s donorem vodíku, například cyklohexa-1,4-dienem, čímž vznikne derivát benzenu. Při použití tetrachlormethanu se vytvoří 1,4-dichlorbenzen a s methanolem vzniká benzylalkohol.
Pokud je enynová skupina součástí 10členného uhlovodíkového kruhu, jako je cyklodeka-3-en-1,5-diyn, a reaktant tak má vysoké kruhové napětí, tak může reakce proběhnout i při 37 °C.
Takové 10členné kruhy obsahují i některé přírodní sloučeniny, například kalicheamicin; bylo přitom zjištěno, že jsou uvedené látky cytotoxické. Tyto látky vytvářejí výše popsané radikály, které způsobují jedno- i dvoustranná přerušení DNA.[4] Probíhají pokusy využít tyto vlastnosti v lékařství, konkrétně u monoklonálních protilátek, jako je mylotarg.[5]
Biradikálově pravděpodobně vznikají také některé biomolekuly nalezené u mořských organismů, například sporolidy, obsahující chlorbenzenové skupiny; zdroji halogenů jsou zde halogenidové soli. Jako příklad lze uvést reakci endiyenu cyklodeka-1,5-diyn-3-enu, bromidu lithného (jako zdroje halogenu) a kyseliny octové (jež je zdrojem vodíku) v dimethylsulfoxidu při 37 °C:[6][7]
Reakce je vůči endiynu prvního řádu a krok určující rychlost představuje tvorba p-benzynu A. Následně halogenid dodá dva elektrony za vzniku nové vazby Br-C a elektron radikálu se přesune na přechodnou vazbu C1-C4, čímž utvoří aniontový meziprodukt B. Tento anion, protože je silnou zásadou, odštěpí protony z dimethylsulfoxidu a vytvoří konečný produkt. V průběhu reakce se nikdy nevytvoří dibromidový nebo divodíkový produkt (tetralin).
V roce 2015 vědci z IBM provedli vratnou Masamuneovu-Bergmanovu cyklizaci diynu spuštěnou špičkou mikroskopu atomárních sil a pořídili obrázky jednotlivých molekul diynu účastnících se reakce.[8]
Odkazy
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Bergman cyclization na anglické Wikipedii.
- ↑ N. Darby; C. U. Kim; J. A. Salaun; K. W. Shelton; S. Takada; S. Masamune. Concerning the 1,5-didehydro[10]annulene system. Journal of the Chemical Society D. 1971, s. 1516–1517. DOI 10.1039/C29710001516.
- ↑ Richard R. Jones; Robert G. Bergman. p-Benzyne. Generation as an intermediate in a thermal isomerization reaction and trapping evidence for the 1,4-benzenediyl structure. Journal of the American Chemical Society. 1972, s. 660–661. DOI 10.1021/ja00757a071.
- ↑ R. K. Mohamed; P. W. Peterson; I. V. Alabugin. Concerted Reactions that Produce Diradicals and Zwitterions: Electronic, Steric, Conformational and Kinetic Control of Cycloaromatization Processes. Chemical Reviews. 2013, s. 7089–7129. DOI 10.1021/cr4000682. PMID 23600723.
- ↑ May D. Lee; George A. Ellestad; Donald B. Borders. Calicheamicins: discovery, structure, chemistry, and interaction with DNA. Accounts of Chemical Research. 1991, s. 235–243. DOI 10.1021/ar00008a003.
- ↑ Luca Banfi; Andrea Basso; Giuseppe Guanti; Renata Riva. Design and synthesis of heterocycle fused enediyne prodrugs activable at will. Arkivoc. 2006, s. 261–275. Dostupné online. DOI 10.3998/ark.5550190.0007.719.
- ↑ Charles L. Perrin; Betsy L. Rodgers; Joseph M. O'Connor. Nucleophilic Addition to a p-Benzyne Derived from an Enediyne: A New Mechanism for Halide Incorporation into Biomolecules. Journal of the American Chemical Society. 2007, s. 4795–4799. DOI 10.1021/ja070023e. PMID 17378569.
- ↑ Stu Borman. Nucleophilic Addition to a p-Benzyne Derived from an Enediyne: A New Mechanism for Halide Incorporation into Biomolecules. Chemical & Engineering News. 2007-04-02, s. 4795–4799. Dostupné online.
- ↑ Bruno Schuler, Shadi Fatayer, Fabian Mohn, Nikolaj Moll, Niko Pavliček, Gerhard Meyer, Diego Peña, Leo Gross. Reversible Bergman cyclization by atomic manipulation. Nature Chemistry. 2016, s. 220–224. DOI 10.1038/nchem.2438. PMID 26892552. Bibcode 2016NatCh...8..220S.
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Bergmanova cyklizace na Wikimedia Commons - Powerpoint
Média použitá na této stránce
Autor: IBM, Licence: CC BY 4.0
Reversible Bergman cyclization induced by an AFM tip: model (top) and false-color AFM images (bottom)
Diagram depicting the chemical reaction known as the Bergman cyclization, including hexenediyne starting material, benzene diradical intermediate, and benzene product