25. Amidyny w reakcji nitryli z nitrozwiązkami w obecności jodku samaru(II)

Jest to ciekawa reakcja bo jodek samaru wykorzystuje się tu do redukcji związku nitrowego i wygenerowania wolnego rodnika, który łatwo przyłącza się do atomu węgla grupy nitrylowej [1,2], co w konsekwencji powoduje powstanie amidyny.

Wadą tej reakcji jest to, że używa się aż 6 moli SmI₂ na 1 mol nitrozwiązku. Dla przykładowej reakcji jednego mola nitrobenzenu z benzonitrylem trzeba użyć prawie 2.5 kg soli samaru:

 

Ponieważ sprzedaje się zazwyczaj 0.1 molowy roztwór SmI₂ w THF, to do uzyskania 135 g amidyny (przy założeniu 69 procentowej wydajności) trzeba użyć aż 60 litrów tego roztworu! O cenie nie wspomnę. Szkoda bo sama reakcja jest technicznie bardzo prosta a zastosowanie nitrozwiązku zamiast aminy bardzo ujmujące.

Literatura.
1. L. Zhou, Y. Zhang. Samarium(II) iodide induced reductive coupling of nitriles with nitro
compounds. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1998, 2899-2902.
2. L. Zhou, Y. Zhang. Facile Synthesis of Amidines via the Intermolecular Reductive Coupling of Nitriles with Nitro Compounds Induced by Samarium(II) Iodide. J. Chem. Res. (S), 1998, 596-597.

24. Bromowanie acetylowanych anilin w pierścieniu za pomocą HBr

Gdyby ktoś mi powiedział, że to jest możliwe zaprzeczyłbym, ale dodatek "selectfluoru" umożliwia taką reakcję i to z bardzo dobrymi wydajnościami. Następuje utlenianie Br(-) do Br(+), a ten bromuje pierścień benzenu:

 Tetrahedron Letters

23. Bezpośrednie aminowanie lub hydroksylowanie benzenu

Jeśli poniższa informacja zostanie potwierdzona rzez inne grupy badaczy, to sporo chemii benzenu będzie można uznać za przestarzałą.
Funkcjonalizacja beznenu

22. Moja pierwsza publikacja

Znalazłem w swoich dokumentach egzemplarz czasopisma "Informik", w którym znajduje się publikacja, którą popełniłem, jeszcze jako student wraz z moim ówczesnym mentorem naukowym dr. Andrzejem Grossmanem. Poniżej zamieściłem skany pierwszej strony tego numeru "Informika" i tekst naszej pracy o komputerowej symulacji zobojętniania.

 

 Program został napisany w języku BASIC. Programowanie nie jest obecnie zbyt popularne na poziomie szkół średnich. Wierzę jednak, że programowanie znajdzie się ponownie w zakresie nauczania tych szkół.

21. Unexpected organic chemistry tabelarized and unfinished (Tetrahedron Letters 1995)

  I have unpublished results. I mean, I attempted to publish a work entitled Unusual organic chemistry in tetrahedron Letters 2014. This work was rejected by the editor in 2015. This fact completely stopped my other works with similar subject. I will not to try publish works about the words unexpected, unprecedented and even abnormal which we can find in many chemical publication issued in famous chemical journals. Maybe it is too early time to this a little more humanistic approach to chemistry. Okay, it is not my first and not my last defeat. Anyway, I want to show a small piece of my approach to find a chemical context of the word unexpected in  Tetrahedron Letters 1995. The table below shows my first attempts to find some order within this problem.

Table of the descriptions of the word of unexpected in Tetrahedron Letters 1995

(1995TL<Tetrahedron Lett.>number)

No.	Source	First Description	Second Description
	1995TL0899	outcome	Nb catalysis
1.	1995TL1499	formation	Rh catalysis
2.	1995TL1671	debenzylation	with lithium bases
3.	1995TL2199	behavior	asymmetric dihydroxylation
4.	1995TL2373	subsequent alkylations	of triflatres
5.	1995TL2795	formation	hydride reduction
6.	1995TL4027	participation	nitrogen protecting group
7.	1995TL5539	rearrangement	ionic - hypoiodite
8.	1995TL5637	synthesis	via two step reaction
9.	1995TL5677	arylation	palladium catalysis
10.	1995TL5895	formation	RuO2 catalysis
11.	1995TL6503	insertion	into benzylic position
12.	1995TL7153	reactivity	with benzoquinones
13.	1995TL7539	formation	nucleophilic displacement
14.	1995TL7539	cycloaddition	acyl-nitroso compounds
15.	1995TL8531	rearrangement	photochemical
16.	1995TL8829	reduction product	propargylic alcohols
17.	1995TL9293	rearrangement	transmetalation
18.	1995TL9471	effect	OH group in nucl. addition
19.	1996TL0291	dehydration	in basic conditions
20.	1996TL1233	alkylation	amines, acids and phenols
21.	1996TL5365	result	formylation
22.	1997TL0115	Pictet-Spengler reaction	side reaction
23.	1997TL0305	decarboxylation	oxidative
24.	1997TL3297	intermolecular cyclization	ten membered ring
25.	1997TL3381	Wittig reaction	to isopropenyl groups
26.	1997TL6465	formation	of 1,3-diols
27.	1998TL8285	intramolecular cyclization	Diels-Alder
28.	1998TL9813	allomer	of chlorophyll
29.	1999TL9249	formation	Sonogashira conditions
30.	2000TL0391	ring formation	electrocyclization
31.	2000TL1763	cathodic cleavage	to phenoxy ions
32.	2000TL2105	cycloadduct	isocyanate reaction
33.	2000TL3471	mechanism	increase of selectivity
34.	2000TL7093	formylation, acylation	by DMSO
35.	2001TL1351	behavior	metalation, formylation
36.	2001TL2305	synthesis	intramol. ring enlargement
37.	2001TL3283	ring opening	at low temp.
38.	2001TL5117	synthesis	of coumarins
39.	2001TL8539	activating effect	of the amino group
40.	2001TL8985	ring enlargement	C ring
41.	2002TL5311	ring opening	anionic
42.	2002TL7739	isomerization	base promoted
43.	2002TL8025	macrocyclization	highly regioselective

20. Transformacjia tiomoczników do guanidyn

    W czasopiśmie Tetrahedron Letters opublikowano niedawno pracę chemików brazylijskich na temat transformacji N-benzoilo-N'-podstawionych tiomoczników do pochodnych guanidyny [1]. Reakcja polega na utlenianiu tiomocznika do pochodnej kwasu sulfonowego lub sulfinowego i podstawieniu tak powstałej, a łatwo odchodzącej grupy, aminą pierwszo- lub drugorzędową: 

    Oczywiście to jest tylko jeden z przykładów i to wcale o nie najlepszej wydajności. Zacność tej syntezy polega na tym, że znanych jest wiele cyklicznych pochodnych tiomocznika. Reakcja ta otwiera możliwości syntezy aminowych pochodnych związków heterocyklicznych.

Literatura:

1. H. Esteves, Â. de Fátima, R. de P. Castro, J. R. Sabino, F. Macedo Jr., T. Oliveira Brito, Tetrahedron Lett., 2015, 56, 6872-6872.

19. Łamanie symetrii

    Tytułowe hasło jest popularne w fizyce cząstek elementarnych. W chemii łamanie symetrii wiąże się np. z chiralnością. Dziś zainteresowało mnie w innym aspekcie. Chodzi o reakcje związków posiadających dwie (lub więcej) jednakowe grupy funkcyjne. Chcielibyśmy, żeby przereagowała tylko jedna, a druga pozostała niezmieniona. Z tym zagadnieniem zetknąłem się podczas mojej pracy dyplomowej magisterskiej. Chodziło tam o otrzymanie monoestrów hydrochinonu. Wtedy udało mi się je rozwiązać z pożytkiem dla badania modeli ciekłokrystalicznych oligoestrów (dziesięć lat po uzyskaniu dyplomu ukazała się z tego nawet publikacja) [1].
   Tego typu reakcje zawsze zwracają moją uwagę. Tak właśnie było podczas recenzji jednego z projektów inżynierskich. Był tam odnośnik do pracy, w której pokazano, że można otrzymać z dobrymi i bardzo dobrymi wydajnościami monoacylowe pochodne piperazyny w reakcji piperazyny, kwasu karboksylowego w obecności 2-chloro-4,6-dimetoksy-1,3,5-triazyny i N-metylomorfoliny w dichlorometanie, w temp. pokojowej, i wciągi 10 minut [2]. :

    Mając do dyspozucvji zablokowaną jedną funkcję aminową możemy poszaleć syntetycznie na drugiej  :)

Literatura

1.  J. Majnusz, W. Szczepankiewicz, D. Nawrat, Polish J. Appl. Chem., 1995, 39, 285-288.
2. B. P. Bandgar, S. S. Pandit, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 3855-3858.

18. Zdolność rozpuszczalników do wymywania (moc elucyjna)

    Technika TLC jest standardową metodą określania czystości substancji chemicznych lub sprawdzania postępu reakcji chemicznej. Ostatnio sprawdzałem za pomocą TLC jakie produkty mogą znajdować się w jednej z frakcji po pewnej reakcji chemicznej. Na początku próbowałem rozpuszczalniki, które dawały, albo za małe wartości R_f albo za duże. Oczywiście w końcu dobrałem układ rozpuszczalników, który dobrze rozdzielał substancje zawarte w próbce.
    Złapałem się na tym, że niezbyt dobrze pamiętam polarności niektórych z popularnych rozpuszczalników. Zdziwiło mnie to, że octan etylu jest mocniejszym eluentem niż chloroform. Dziwić nie powinno, ale zdziwiło. Przygotowałem więc wykres mocy elucyjnej rozpuszczalników za interesującą stroną https://sites.google.com/site/miller00828/in/solvent-polarity-table. Oto ten wykres, który wykonałem w MS Excel ku pamięci oraz sprawniejszemu przygotowywaniu eluentów:

17. Animowany polibenzen

Fragment polibenzneu. Animacja pokazuje skręcenie płaszczyzny "wstążki" skondensowanych pierścieni benzenowych:

16. Kwas acetosalicylowy - niespodzianka

    Robiłem porządki w podręcznej biblioteczce. Wyciągnąłem stary, trzytomowy podręcznik chemii [1] i otworzyłem tom III  na przypadkowej stronie. Znalazłem tam informację, która wprawiła mnie w zdumienie. Otóż autorzy napisali że: "Acetylowa pochodna kwasu salicylowego to aspiryna, związek o budowie cyklicznej...". Pod spodem był schemat reakcji, który wygląda mniej więcej tak:

     Poczułem się nieswojo. Moi studenci od lat robią na preparatyce ten związek, a ich nauczyciel nie doczytał, że może on występować w postaci cyklicznej. Ze schematu wynika, że postać ta przeważa. Zastanawiam się dlaczego ta informacja nie utrwaliła mi się. Jeśli tak jest, można zrozumieć dlaczego temperatura topnienia produktu bywa często rozmyta mimo wysiłków, związanych z poprawną krystalizacją. Ciekawe jest również to, że nie ma tego związku w bazie Reaxys. Owszem jest sporo pochodnych, ale poszukiwanego związku nie ma. Nieco bogatszy jest SciFinder. Zwraca dwie struktury i podaje nazwę, 2-hydroksy-2-metylo-4H-1,3-benzodioksyno-4-on. Uśmiechnąłem się z przekąsem bo okazuje się, że kwas acetylosalicylowy, który ludziska połykają tonami, jest dioksyną! Wszyscy boją się dioksyn a tu taka nomenklaturowa niespodzianka. Mówiąc poważnie. Zaciekawiło mnie, co wiadomo na temat struktury cyklicznej naszego związku (jest nasz bo prawie wszyscy go zażywamy w razie konieczności). Sporo informacji o warunkach jego powstawania i przemian pojawiło się niedawno w moim ulubionym czasopiśmie [2]. Przegląd reakcji można znaleźć w starszej pracy [3].



1. A. Kirrmann, J. Cantacuzene, P. Duhamel, Chemia organiczna. Związki wielopodstawione, tłum. z francuskiego, PWN, Warszawa 1982, str. 104.
2. S. Chandrasekar, V. H. Kumar, Tetrahedron Lett., 2011, 52(28), 3561-3564.
3. M. Ankersen, K. Kramer Nielsen, A. Senning, Acta Chem. Scand., 1989, 43, 213-221.

15. Substytucja nukleofilowa dwucząsteczkowa a eliminacja dwucząsteczkowa

    Spodobał mi się dydaktyczny sposób podejścia do omawiania współzależności pomiędzy substytucją nukleofilową dwucząsteczkową (S_N2) a eliminacją dwucząsteczkową (E2). Nukleofil w układzie takim, jak przedstawiony poniżej, może zderzyć się z dowolnym fragmentem substratu, ale zderzenie z atomem wodoru w pozycji beta może wywołać reakcję eliminacji, natomiast zderzenie ipso wywoła reakcję substytucji nukleofilowej. Oczywiście, przewidzenie tego, która reakcja uzyska przewagę zależy od wielu czynników, tutaj wystarczy jednak scalający schemat: 

14. Orto nitrowanie

    Przeglądałem stare notaki i natknąłem się na własny abstrakt na temat reakcji nitrowania estrów kwasu fenylooctowego. Ciekawe w tym nitorwaniu jest to, że zachodzi niemal wyłącznie w pozycji orto. Produktem nitrowania jest odpowiedni kwas o-nitrofenylooctowy. Ten efekt nazywa się efektem Haperona. Elementem kluczowym, który wpływa na selektywność tej reakcji, jest towrzenie wiązania pomiędzy atomem tlenu grupy karbonylowej estru a grupą nitrową. To ułatwia tworzenie się kompleksu sigma w pozycji orto.

13.Dysocjacja cząsteczki chloru pod wpływem fotonu (Dissociation of chlorine molecule by the absorption of a photon)

    Na potrzeby dydaktyki chemii organicznej przygotowałem prostą animację za pomocą programu ACD/3D Viewer. Animacja pokazuje wpływ absorpcji fotonu o odpowiedniej energii przez cząsteczkę chloru na jej zachowanie. Po absorpcji następuje rozpad Cl₂ na atomy chloru. Ponieważ atom chloru ma nieparzystą liczbę elektronów na powłoce walencyjnej (jest ich siedem), jest rodnikiem. Animacja ta ma uświadomić studentom pierwszy etap chlorowania rodnikowego alkanów. Ten sam efekt można uzyskać przez ogrzewanie chloru do temperatury kilkuset stopni Celsjusza.

Animacja absorpcji fotonu przez cząsteczkę chloru. Absorpcja wywołuje rozpad Cl-Cl na osobne atomy.

 
    Należy zaznaczyć tu szczególnie, że przedstawiłem foton w postaci małej kulki, choć nic nie wiadomo o istnieniu rozmiarów tej cząstki elementarnej. Należy na ten fakt zwrócić uwagę studentom. Poniżej podaję konwencjonalny zapis przedstawionego powyżej procesu:

 
    Istotne jest stwierdzenie, że foton jest tu reagentem bo bierze udział w reakcji i wywołuje zmiany chemiczne w układzie. Określenie, że foton jest katalizatorem reakcji nie jest prawidłowe, bo raczej trudno jest go uzyskać w formie niezmienionej po jej zakończeniu.