وبلاگ

:
واکنش ویتیگ یکی ازواکنشهای با اهمیت درتشکیل پیوند دوگانه کربن – کربن است. از زمان کشف واکنش ویتیگ درسال 1953میلادی تاکنون، هزاران مقاله پژوهشی دررابطه با کاربردهای واکنش ویتیگ درسنتزترکیبات آلی منتشرشده است. علاوه برپژوهش های بنیادی انجام شده، واکنش ویتیگ در تهیه مواد صنعتی ودارویی، کاربردهای گسترده ای دارد و با توجه به اینکه وجود ایلیدهای فسفر درواکنش ویتیگ ضروری است،لذا دراین فصل مطالبی درباره ی ساختاروروش های تهیه ایلیدها، به خصوص ایلیدهای فسفرآورده شده است. درسال 1979 میلادی ویتیگ جایزه نوبل شیمی را بخاطر کشف واکنش مشهورش دریافت کرد[1].
بررسی ماهیت ساختاروپیوند ایلیدها
اگر x نیتروژن باشد ایلید را به شکل دو بارجدا ازهم نشان می دهند واگرx عنصری از تناوب سوم و چهارم و… باشد می توان برای آن فرم رزونانسی زیررا درنظرگرفت.
اگر x اتم غیراشباع شده ای باشد که با عنصری مانند z پیوند دوگانه ای ایجاد کرده باشد با ر منفی روی c به وسیله رزونانس پایدارمی شود [2].
سنتز اولین ایلید درسال 1984 میلادی توسط میکائلیس[1] و گیمبورن[2] صورت گرفت اما ساختار پیشنهادی آنها درست نبوده آنها این ایلید را ازترکیب کردن تری فنیل (کارب اتوکسی متیل) فسفونیوم کلرید با محلول هیدروکسید پتاسیم سرد به دست آورده اند و در سال 1961 آکسنس[3] ساختار ایلیدی آنرا اثبات کرد [3].
بیشترین پیشرفت ها درزمینه ایلیدها مربوط به 50 سال اخیر بوده است. تا قبل ازکشف واکنش ویتیگ درسال 1953 کارهای زیادی دراین زمینه انجام نشده بود ولی کشف واکنش ویتیگ, مطالعه گسترده ایلیدهای فسفروترکیبت آلی فسفرداررا درپی داشت [4].
واژه ایلید برای اولین باردرسال 1944 توسط جورج ویتیگ[4] برای ایلید های فسفراستفاده شده است [5].
1-2) ایلیدهای فسفر
ایلیدهای فسفرترکیباتی هستند که در آنها فسفر دارای بار مثبت به کربن با بار منفی متصل شده است. اگرگروه های متصل به کربن بتوانند بارمنفی روی کربن را ازطریق القاء یا رزونانس پایدار کنندایلید پایدارتشکیل می شود و اگر گروه های متصل به کربن نتوانند بار منفی روی کربن را پایدار کنند، ایلید ناپایدارتشکیل می شود که معمولا قابل جداسازی نمی باشد [6].
از بین ایلیدها، ایلیدهای فسفرپایدارترند واین ایلیدها درواکنش های ویتیگ مورد استفاده قرار
 می گیرند ودرواقع واکنش ویتیگ مبتنی براستفاده ازایلیدهای فسفراست. ایلید فسفردرحقیقت یک کربانیون است که به وسیله بارمثبت اتم فسفر پایدارمی شود ونام دیگرآن فسفوران است.
ایلیدهای فسفر پایدارترند زیرا حالت رزونانس بین ایلید وایلین وجود دارد. پخش بارمنفی روی اتم فسفر، سبب ایجاد ساختار رزونانسی دیگرمی شود که درآن فسفربصورت 5 ظرفیتی و پیوند C=P دارد که این شکل رزونانسی ایلین نامیده می شود. معمولا فرم ایلید بیشترازایلین وجود دارد که این به علت تفاوت دراندازه و تقارن اربیتالی اربیتالهای 3p از فسفرواوربیتال 2p ازکربن می باشد.
در اکثرایلیدهای مورد استفاده درواکنش ویتیگ، استخلافهای دیگرفسفرسه گروه فنیل هستند. این ایلیدها به سادگی ازهالوآلکانها طی دومرحله ایجاد می شوند. مرحله اول جایگزینی هسته دوستی هالید به وسیله تری فنیل فسفین که منجربه ایجاد یک نمک آلکیل تری فنیل فسفونیوم می شود.
اتم فسفر با بار مثبت سبب جدا شدن پروتون اسیدی روی اتم کربن مجاورمی شود ومرحله دوم، مرحله پروتون زدایی است که بوسیله بازها انجام می شود.
ایلیدها ترکیبات حد واسطی اند که معمولا بعنوان واکنشگرهایی به صورت محلول تولید و سپس درواکنش شرکت می کنند.
ایلیدهای فسفراگر چه مولکولهای قطبی هستند اما درحلالهای آلی مثل اتر، بنزن و کلروفرم محلول, ولی در آب و اتانول اغلب نامحلول اند. این نشانگراین است که ایلیدها مانند مولکولهای دو قطبی که درآب یونیزه می شوند عمل نمی کنند. [7]
اغلب ایلیدهای فسفرجداسازی وکریستاله شده اند بعضی ازآنها نقطه ذوب پایینی داشته و در دمای اتاق مایع هستند ولی برخی ازآنها مانند فلورینیلیدین تری فنیل فسفوران در دمای
 C° 235 ذوب می شود که نقطه ذوب بالایی است و ایلید مربوطه نیز پایداراست. [8]
 1-3) انواع ایلیدهای فسفر
ترکیبات سه ظرفیتی فسفربر روی اتم فسفریک جفت الکترون غیر پیوندی دارند که معمولاً با به اشتراک گذاشتن یک طرفه آن خصلت هسته دوستی ازخود نشان می دهند. در برخی موارد حضورگروه های الکترون کشنده برروی اتم فسفرباعث شده که فسفرهم خاصیت الکترون دوستی وهم خاصیت هسته دوستی داشته باشد.

ترکیبات سه ظرفیتی فسفردارای یک جفت الکترون غیر پیوندی روی اتم فسفر، نسبت به ترکیبات نیتروژن دارمشابه خود ویژگی هسته دوستی بیشتری دارند که دلیل این امرمی تواند ناشی ازتوزیع الکترونهای غیر پیوندی روی اتم بزرگتر باشد که آن را قطبش پذیرترمی کند. به همین دلیل ترکیبات سه ظرفیتی فسفردرمقایسه با ترکیبات نیتروژن دارمشابه واکنش پذیرترعمل می کنند. بعضی ازترکیبات سه ظرفیتی فسفربرخلاف مشتقات نیتروژن دار مشابه، در برخی از واکنشها می توانند ویژگی الکترون دوستی هم داشته باشند که این امر ناشی از اوربیتال خالی قابل دسترس روی اتم فسفرمی باشد.
اتم فسفردربرخی ازترکیبات خود خصلت دوگانه هسته دوستی و الکترون دوستی را یک جا از خود نشان می دهد. به عنوان مثال درتهیه فسفین اکسیدها R3P=O، ایلید R3P=CR2 وایمینو فسفرانها R3P=NR اتم فسفردرتشکیل پیوندها نقش هسته دوست دارد و درهمان حال با پذیرفتن الکترون ازطریق پیوند برگشتی و تشکیل پیوند π نقش الکترون دوست دارد.
با توجه به آرایش الکترونی فسفر، چون در این اتم اوربیتال خالی 3d تقریباً با اوربیتالهای 3s و 2p هم انرژی می باشند، درنتیجه اوربیتال 3d فسفرمی تواند به ترتیب با2p اکسیژن، کربن یا نیتروژن همپوشانی جانبی کند وتشکیل پیوند πP – πd دهد و بدین ترتیب آخرین مدارخود را گسترش داده و به 10 الکترون برساند. فسفر در ترکیبات 5 ظرفیتی خود ویژگی الکترون دوستی از خود نشان می دهد. این ترکیبات ساختار دوهرمی مثلث القاعده دارد.
ایلیدهای فسفربه چهاردسته تقسیم می شوند:
الف- ایلیدهای فسفونیوم
ب – فسفین اوکسی کربانیون ها
(متیل دی فنیل اکسی فسفوران)
ج- فسفونات کربانیون ها
 (استونیل دی اتیل فسفونات)
د- ایمینو فسفوران ها
 (ایمینو تری فنیل فسفوران)
طبقه بندی ایلیدها از نظر پایداری
ایلیدها ازنظر پایداری به سه دسته ایلیدهای پایدار، نیمه پایدار، و ناپایدارتقسیم می شوند.
الف- ایلیدهای پایدار
ایلیدهای پایداردارای گروه های الکترون کشنده روی اتم کربن هستند. گروه های الکترون کشنده ای مانند گروه های اسید، کتون، نیترو، آمید و… می توانند بار منفی روی کربن را از طریق رزونانس پایدار کنند. این ایلیدها قابل جداسازی هستند و فعالیت اندکی دارند.
ب- ایلیدهای نیمه پایدار
ایلیدهایی هستند که گروه های بنزیلی و آلیلی دارند و معمولا قابل جداسازی نیستند و وضعیتی مابین ایلیدهای پایدار و ناپایدار دارند.
ج- ایلیدهای ناپایدار[7]
فسفوران های ناپایدارازنمک های آلکیل تری فنیل فسفونیوم نوع اول و دوم تهیه می شوند. بسیارفعال هستند و قابل جداسازی نبوده ودرمحلول تهیه و مورد استفاده قرارمی گیرند.
 به عبارت دیگرایلیدهای ناپایدارسریعا ازآب پروتون گرفته و فسفونیوم هیدروکسید تولید می کنند که به سرعت هیدرولیزمی شوند وبنابراین تهیه آنها باید درمحیط های بدون پروتون اسیدی انجام شود [9].
 1-4 واکنش فسفینهای نوع سوم با آلکین های فعال
فسفین های نوع سوم در واکنشهای هسته دوستی با آلکین ها شرکت نمی کنند، مگر اینکه یک گروه فعال کننده مانند CN، CO یا گروه الکترون کشنده دیگرموجود باشد. ترکیبات فسفر (سه ظرفیتی) حلقوی یا غیرحلقوی با ترکیبات استیلنی کربونیل دار (استیلن های فعال) نظیر دی متیل استیلن دی کربوکسیلات (DMAD) واکنش می دهند واجزای 1، 3- دوقطبی ناپایداری تولید می کنند که حتی دردمای پایین قابل جداسازی نیستند. (شکل 1)
شکل (1)
این اجزای دوقطبی می توانند به وسیله یک واکنشگرالکترون دوست (آلدهیدها یا همان ترکیبات استیلنی) یا یک واکنشگر پروتونی (الکل، آمید، فنول و غیره) به دام بیفتند و محصولاتی مانند ایلیدها، فسفورانها و اسپیرو فسفورانها را تولید نمایند.
1-5) واکنش فسفین های نوع اول و دوم با آلکین ها
واکنش فسفین ها و ترکیبات استیلنی توجه بسیاری ازمحققین را به خود جلب کرده وموضوع مطالعات بیشماری بوده است [10-11]. آلکین های غیرفعال پذیرای حمله هسته دوستی فسفین های نوع اول و دوم نیستند. دی فنیل فسفین به آهستگی در دمای c˚ 100 به فنیل استیلن و دی فنیل استیلن افزوده می شود و محصول افزایش آنتی می دهد [12]، اما مکانیسم افزایش کاملاً مشخص نیست. (شکل 2)
شکل (2)
 ظاهراً پیوند سه گانه تا حدی از طریق مزدوج شدن با استخلافهای فنیل غیرفعال شده است[13]. وجود استخلافهای الکترون کشنده درآلکین موجب فعال شدن آنها نسبت به افزایش هسته دوستی می شود. به عنوان مثال ازافزایش دواکی والان دی فنیل فسفین به دی متیل استیلن دی کربوکسیلات وسپس افزایش متیل یدید وحذف هیدروژن یدید،2،1 – آلکیلیدین بیس فسفران به دست می آید. [14] (شکل 3)
شکل (3)
1-6) واکنش تری فنیل فسفین با ترکیبات استیلنی کم الکترون
فسفین ها با استرهای استیلنی واکنش می دهند و برحسب شرایط واکنش، فرآورده های مختلفی را تولید می کنند. برای مثال، ازواکنش تری فنیل فسفین با دی متیل استیلن دی کربوکسیلات (DMAD) درc ْ50- محصول افزایشی ناپایدار2:1 یعنی سیکلوپروپنیل متیلیدین فسفوران حاصل می شود که در اثر گرم شدن تا دمای اتاق دو فراورده افزایشی پایدار به دست می دهد.
این فراورده ها عبارت اند از:
تترا متیل 1،1،2- تری متیل – H 2- فسفو 5،4،3،2 تترا کربوکسیلات [15-16]و تری متیل 3- متوکسی – 4- اکسو – 5 – (تری فنیل فسفورانیلیدین) – 1- سیکلو پنتان 3،2،1 تری کربوکسیلات. [17-18]
محصول افزایشی ناپایدارهم چنین با تری فنیل فسفین واکنش می دهد و تترا متیل 1،4 بیس – (تری فنیل فسفورا نیلیدین) بوت -2- ان – 4،3،2،1 – تترا کربوکسیلات [17] را تولید می کند.
1،4 – دی فسفوران ازواکنش دو پاره شدن بتائین همراه با خروج گروه کربوکسیل نیزتولید می شود. بتائین ازواکنش تری فنیل فسفین با DMAD درمجاورت کربن دیوکسید تولید می شود.
ازطرف دیگردرمجاورت مقدار اضافی تری فنیل فسفین ترکیب 2،1- دی فسفوران تشکیل می شود. (شکل 4)
شکل (4)
1-7) واکنش فسفینهای نوع سوم با (DMAD) درمجاورت واکنشگر پروتونی
اگراین واکنش درمجاورت یک واکنشگر پروتونی (ZH) مثل متانول یا فنول انجام شود، اجزای کربانیونی فوراً با این واکنشگرها به دام افتاده و پروتونه می شود. سپس Z ممکن است به اتم فسفر حمله کند وفسفران وینیل را تشکیل دهد ویا دراثرافزایش مایکل منجربه تشکیل ایلید شود. (شکل5)
شکل (5)
ویلسون و تبی [18] واکنش تری فنیل فسفین با استرهای استیلنی مختلف را درمحیط الکل مطالعه کرده اند ونشان داده اند که الکوکسی فسفوران تشکیل می شود که ازطریق الکل کافت حد واسط وینیل فسفونیم به دست می آید. (شکل 6)
شکل (6)
واکنش تری فنیل فسفین و DMAD درمجاورت اسیدهای OH مناسب، منجربه واکنش ویتیگ درون مولکولی و تشکیل هتروسیکلهای جدید می شود. برای مثال واکنش α- هیدروکسی کتونها با تری فنیل فسفین وDMAD منجر به تولید دی هیدروفورانها می شود. [19-20] (شکل 7)