Phosphines are phosphorus analogues of amines. They also carry a lone pair of electrons at the phosphorus atom and thus exhibit Lewis basicity or nucleophilicity. But in contrast with tertiary amines, chiral phosphines like P1 with three different substituents can be isolated as single enantiomers. Chiral phosphines are often used as chiral ligands in transition metal catalysis.

6.1 Using \(R/S\) symbol, assign the absolute configuration of P1.

In the past two decades, as organocatalysis grew rapidly, a large number of nucleophilic phosphinecatalyzed synthetic reactions have emerged. Among them, one of the most famous phosphine-catalyzed reactions is the Lu (3+2) cycloaddition reaction, which was first developed by Chinese scientist Xiyan Lu. For instance, under the catalysis of triphenylphosphine, ethyl allenoate 1 and methyl acrylate 2 smoothly produce two cyclopentene derivatives 3 (major) and 4 (minor).

Lu (3+2) cycloaddition:

In a generally accepted mechanism, the Lu (3+2) reaction is a formal cycloaddition reaction. Initially, the catalyst triphenylphosphine engages in a nucleophilic addition to ethyl allenoate 1 to generate a zwitterionic intermediate A, which subsequently cyclizes with methyl acrylate 2 by two paths. In the path leading to compound 3, an in situ generated phosphorus ylide intermediate B reversibly converts into intermediate C via proton transfer; C undergoes an elimination to deliver the major product 3 and release the phosphine catalyst. In the path leading to compound 4, a phosphorus ylide intermediate B′ is formed, which also reversibly converts into intermediate C′ via proton transfer; C′ undergoes an elimination to give the minor product 4 and regenerate the phosphine catalyst.

Mechanism:

6.2 Draw the two major resonance structures that make up the shown resonance hybrid A (the involvement of ester group is not considered, and stereochemistry is not required).

6.3 Draw the structures of intermediates B′ and C′ (stereochemistry is not required).

Under similar conditions, ethyl allenoate 1 and diethyl fumarate 5 readily deliver the corresponding cycloaddition product 6.

6.4 Draw the structure of compound 6 (stereochemistry is not required).

Asymmetric Lu (3+2) cycloaddition reaction can be readily realized by utilizing chiral phosphine catalysts. For example, under the catalysis of a chiral bicyclic phosphine P2, ethyl allenoate 1 and methyl acrylate 2 smoothly delivered an enantio-enriched cycloaddition product 3 in 80% ee (enantiomeric excess).

Asymmetric Lu (3+2) cycloaddition:

Calculation equation of ee:

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = the amount of major enantiomer

\(n_{\mathrm{minor}}\) = the amount of minor enantiomer

6.5 Mark the chirality centers in the chiral phosphine P2 by using asterisks. (Note: points will be deducted for every wrong asterisk until 0 points)

6.6 Give the ratio of \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) of product 3.

Lu (3+2) cycloaddition reaction is a versatile tool in organic synthesis. For example, it was successfully used to synthesize (–)-hinesol, an important component of the Chinese medicinal herb Chang Zhu (Atractylodes lancea var Chinensis). Under the catalysis of \(\ce{PPh3}\), a chiral cyclohexanone 7 cyclized with tertbutyl allenoate 8, affording a major product 9 and three minor products 10, 11 and 12. Minor products 10–12 are all the isomers of 9. Compound 9 could be readily transformed into (–)-hinesol by a multistep process.

6.7 In the following compounds, choose which one does not belong to the minor products 10–12.

Official English text of the problem.

Phosphine sind die Phosphoranaloga der Amine. Auch sie besitzen ein freies Elektronenpaar am Phosphoratom und zeigen daher Lewis-Basizität oder Nukleophilie. Im Gegensatz zu tertiären Aminen können chirale Phosphine wie P1 mit drei verschiedenen Substituenten jedoch als einzelne Enantiomere isoliert werden. Chirale Phosphine werden häufig als chirale Liganden in der Übergangsmetallkatalyse eingesetzt.

6.1 Geben Sie die absolute Konfiguration von P1 mit dem Symbol \(R/S\) an.

In den vergangenen zwei Jahrzehnten ist mit der rasanten Entwicklung der Organokatalyse eine große Zahl von Synthesereaktionen entstanden, die durch nukleophile Phosphine katalysiert werden. Eine der bekanntesten phosphinkatalysierten Reaktionen ist die Lu-(3+2)-Cycloaddition, die erstmals von dem chinesischen Wissenschaftler Xiyan Lu entwickelt wurde. Beispielsweise reagieren unter Katalyse durch Triphenylphosphin Allensäureethylester 1 und Acrylsäuremethylester 2 problemlos zu den beiden Cyclopentenderivaten 3 (Hauptprodukt) und 4 (Nebenprodukt).

Lu-(3+2)-Cycloaddition:

Nach einem allgemein anerkannten Mechanismus ist die Lu-(3+2)-Reaktion eine formale Cycloaddition. Zunächst addiert sich der Katalysator Triphenylphosphin nukleophil an Allensäureethylester 1, wobei das zwitterionische Intermediat A entsteht, das anschließend auf zwei Wegen mit Acrylsäuremethylester 2 cyclisiert. Auf dem zu Verbindung 3 führenden Reaktionsweg wandelt sich ein in situ gebildetes Phosphorylid-Intermediat B durch Protonenübertragung reversibel in das Intermediat C um; C geht eine Eliminierung ein, bei der das Hauptprodukt 3 entsteht und der Phosphinkatalysator freigesetzt wird. Auf dem zu Verbindung 4 führenden Reaktionsweg entsteht ein Phosphorylid-Intermediat B′, das sich ebenfalls durch Protonenübertragung reversibel in das Intermediat C′ umwandelt; C′ geht eine Eliminierung ein, bei der das Nebenprodukt 4 entsteht und der Phosphinkatalysator regeneriert wird.

Mechanismus:

6.2 Zeichnen Sie die beiden wichtigsten mesomeren Grenzstrukturen des dargestellten Mesomeriehybrids A (die Beteiligung der Estergruppe wird nicht berücksichtigt, und die Angabe der Stereochemie ist nicht erforderlich).

6.3 Zeichnen Sie die Strukturen der Intermediate B′ und C′ (die Angabe der Stereochemie ist nicht erforderlich).

Unter ähnlichen Bedingungen liefern Allensäureethylester 1 und Fumarsäurediethylester 5 leicht das entsprechende Cycloadditionsprodukt 6.

6.4 Zeichnen Sie die Struktur der Verbindung 6 (die Angabe der Stereochemie ist nicht erforderlich).

Die asymmetrische Lu-(3+2)-Cycloaddition lässt sich mithilfe chiraler Phosphinkatalysatoren leicht realisieren. Beispielsweise lieferten Allensäureethylester 1 und Acrylsäuremethylester 2 unter Katalyse durch das chirale bicyclische Phosphin P2 problemlos das enantiomerenangereicherte Cycloadditionsprodukt 3 mit 80% ee (Enantiomerenüberschuss).

Asymmetrische Lu-(3+2)-Cycloaddition:

Gleichung zur Berechnung von ee:

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = Stoffmenge des überwiegenden Enantiomers

\(n_{\mathrm{minor}}\) = Stoffmenge des in geringerer Menge vorliegenden Enantiomers

6.5 Kennzeichnen Sie die Chiralitätszentren im chiralen Phosphin P2 mit Sternchen. (Hinweis: Für jedes falsch gesetzte Sternchen werden Punkte abgezogen, bis 0 Punkte erreicht sind.)

6.6 Geben Sie das Verhältnis \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) für Produkt 3 an.

Die Lu-(3+2)-Cycloaddition ist ein vielseitiges Werkzeug in der organischen Synthese. Beispielsweise wurde sie erfolgreich zur Synthese von (–)-Hinesol eingesetzt, einem wichtigen Bestandteil der chinesischen Heilpflanze Chang Zhu (Atractylodes lancea var Chinensis). Unter Katalyse durch \(\ce{PPh3}\) cyclisierte ein chirales Cyclohexanon 7 mit Allensäure-tert-butylester 8, wobei das Hauptprodukt 9 und die drei Nebenprodukte 10, 11 und 12 entstanden. Die Nebenprodukte 10–12 sind sämtlich Isomere von 9. Verbindung 9 konnte durch ein mehrstufiges Verfahren leicht in (–)-Hinesol überführt werden.

6.7 Wählen Sie unter den folgenden Verbindungen diejenige aus, die nicht zu den Nebenprodukten 10–12 gehört.

Aufgabentext aus dem offiziellen englischen Text übersetzt.

Fosfinler, aminlerin fosfor analoglarıdır. Fosfor atomunda da ortaklanmamış bir elektron çifti taşırlar ve bu nedenle Lewis bazlığı veya nükleofillik gösterirler. Ancak tersiyer aminlerin aksine, üç farklı sübstitüente sahip P1 gibi kiral fosfinler tek enantiyomer hâlinde izole edilebilir. Kiral fosfinler, geçiş metali katalizinde sıklıkla kiral ligandlar olarak kullanılır.

6.1 \(R/S\) simgesini kullanarak P1'in mutlak konfigürasyonunu belirleyiniz.

Son yirmi yılda organokatalizin hızla gelişmesiyle birlikte, nükleofilik fosfinlerin katalizlediği çok sayıda sentez reaksiyonu ortaya çıkmıştır. Bunlar arasında en ünlü fosfin katalizli reaksiyonlardan biri, ilk kez Çinli bilim insanı Xiyan Lu tarafından geliştirilen Lu (3+2) siklokatılma reaksiyonudur. Örneğin, trifenilfosfin katalizörlüğünde etil allenoat 1 ve metil akrilat 2, kolaylıkla iki siklopenten türevi olan 3 (ana ürün) ve 4'ü (yan ürün) oluşturur.

Lu (3+2) siklokatılması:

Genel kabul gören mekanizmaya göre Lu (3+2) reaksiyonu, formal bir siklokatılma reaksiyonudur. Başlangıçta trifenilfosfin katalizörü, etil allenoat 1'e nükleofilik katılma gerçekleştirerek zwitteriyonik ara ürün A'yı oluşturur; bu ara ürün daha sonra metil akrilat 2 ile iki farklı yoldan halkalaşır. 3 bileşiğine götüren yolda, in situ oluşan fosfor ilidi ara ürünü B, proton aktarımı yoluyla tersinir olarak C ara ürününe dönüşür; C, bir eliminasyona uğrayarak ana ürün 3'ü oluşturur ve fosfin katalizörünü serbest bırakır. 4 bileşiğine götüren yolda ise fosfor ilidi ara ürünü B′ oluşur; bu da proton aktarımı yoluyla tersinir olarak C′ ara ürününe dönüşür; C′, bir eliminasyona uğrayarak yan ürün 4'ü oluşturur ve fosfin katalizörünü yeniden meydana getirir.

Mekanizma:

6.2 Gösterilen rezonans hibriti A'yı oluşturan iki başlıca rezonans yapısını çiziniz (ester grubunun katkısı dikkate alınmayacaktır ve stereokimyanın gösterilmesi gerekli değildir).

6.3 B′ ve C′ ara ürünlerinin yapılarını çiziniz (stereokimyanın gösterilmesi gerekli değildir).

Benzer koşullar altında etil allenoat 1 ve dietil fumarat 5, karşılık gelen siklokatılma ürünü 6'yı kolaylıkla oluşturur.

6.4 6 bileşiğinin yapısını çiziniz (stereokimyanın gösterilmesi gerekli değildir).

Asimetrik Lu (3+2) siklokatılma reaksiyonu, kiral fosfin katalizörleri kullanılarak kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Örneğin, kiral bisiklik fosfin P2 katalizörlüğünde etil allenoat 1 ve metil akrilat 2, %80 ee (enantiyomerik fazlalık) ile enantiyomerce zenginleştirilmiş siklokatılma ürünü 3'ü kolaylıkla oluşturmuştur.

Asimetrik Lu (3+2) siklokatılması:

ee hesaplama denklemi:

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = fazla bulunan enantiyomerin miktarı

\(n_{\mathrm{minor}}\) = az bulunan enantiyomerin miktarı

6.5 Kiral fosfin P2'deki kiralite merkezlerini yıldız işaretleri kullanarak işaretleyiniz. (Not: Her yanlış yıldız işareti için, puan 0'a ulaşıncaya kadar puan düşülecektir.)

6.6 3 ürününün \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) oranını veriniz.

Lu (3+2) siklokatılma reaksiyonu, organik sentezde çok yönlü bir araçtır. Örneğin, Çin'de tıbbi amaçla kullanılan Chang Zhu (Atractylodes lancea var Chinensis) bitkisinin önemli bir bileşeni olan (–)-hinesolün sentezinde başarıyla kullanılmıştır. \(\ce{PPh3}\) katalizörlüğünde kiral siklohekzanon 7, tert-bütil allenoat 8 ile halkalaşarak ana ürün 9'u ve üç yan ürün olan 10, 11 ve 12'yi oluşturmuştur. 10–12 yan ürünlerinin tümü 9'un izomerleridir. 9 bileşiği, çok basamaklı bir işlemle kolaylıkla (–)-hinesole dönüştürülebilmiştir.

6.7 Aşağıdaki bileşiklerden hangisinin 10–12 yan ürünleri arasında yer almadığını seçiniz.

Soru metni resmi İngilizce metinden çevrilmiştir.

Las fosfinas son los análogos fosforados de las aminas. También poseen un par de electrones no compartidos en el átomo de fósforo y, por tanto, presentan basicidad de Lewis o nucleofilia. Sin embargo, a diferencia de las aminas terciarias, las fosfinas quirales como P1, con tres sustituyentes diferentes, pueden aislarse como enantiómeros puros. Las fosfinas quirales se utilizan a menudo como ligandos quirales en la catálisis con metales de transición.

6.1 Utilizando el símbolo \(R/S\), asigne la configuración absoluta de P1.

En las dos últimas décadas, con el rápido desarrollo de la organocatálisis, han surgido numerosas reacciones sintéticas catalizadas por fosfinas nucleófilas. Entre ellas, una de las más conocidas es la reacción de cicloadición (3+2) de Lu, desarrollada por primera vez por el científico chino Xiyan Lu. Por ejemplo, bajo la catálisis de la trifenilfosfina, el alenoato de etilo 1 y el acrilato de metilo 2 producen fácilmente dos derivados del ciclopenteno, 3 (mayoritario) y 4 (minoritario).

Cicloadición (3+2) de Lu:

Según un mecanismo generalmente aceptado, la reacción (3+2) de Lu es una reacción de cicloadición formal. Inicialmente, el catalizador trifenilfosfina experimenta una adición nucleófila al alenoato de etilo 1 para generar un intermedio zwitteriónico A, que posteriormente se cicla con el acrilato de metilo 2 por dos vías. En la vía que conduce al compuesto 3, un intermedio de tipo iluro de fósforo B, generado in situ, se convierte reversiblemente en el intermedio C mediante una transferencia de protón; C experimenta una eliminación que proporciona el producto mayoritario 3 y libera el catalizador de fosfina. En la vía que conduce al compuesto 4, se forma un intermedio de tipo iluro de fósforo B′, que también se convierte reversiblemente en el intermedio C′ mediante una transferencia de protón; C′ experimenta una eliminación que da el producto minoritario 4 y regenera el catalizador de fosfina.

Mecanismo:

6.2 Dibuje las dos estructuras resonantes principales que contribuyen al híbrido de resonancia A mostrado (no se considera la participación del grupo éster y no se requiere la estereoquímica).

6.3 Dibuje las estructuras de los intermedios B′ y C′ (no se requiere la estereoquímica).

En condiciones similares, el alenoato de etilo 1 y el fumarato de dietilo 5 proporcionan fácilmente el producto de cicloadición correspondiente 6.

6.4 Dibuje la estructura del compuesto 6 (no se requiere la estereoquímica).

La reacción de cicloadición (3+2) de Lu asimétrica puede llevarse a cabo fácilmente utilizando catalizadores de fosfina quirales. Por ejemplo, bajo la catálisis de una fosfina bicíclica quiral P2, el alenoato de etilo 1 y el acrilato de metilo 2 proporcionaron fácilmente un producto de cicloadición 3 enriquecido enantioméricamente, con un ee (exceso enantiomérico) del 80%.

Cicloadición (3+2) de Lu asimétrica:

Ecuación para calcular el ee:

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = cantidad del enantiómero mayoritario

\(n_{\mathrm{minor}}\) = cantidad del enantiómero minoritario

6.5 Marque con asteriscos los centros de quiralidad de la fosfina quiral P2. (Nota: se descontarán puntos por cada asterisco incorrecto hasta llegar a 0 puntos)

6.6 Indique la relación \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) del producto 3.

La reacción de cicloadición (3+2) de Lu es una herramienta versátil en síntesis orgánica. Por ejemplo, se utilizó con éxito para sintetizar (–)-hinesol, un componente importante de la planta medicinal china Chang Zhu (Atractylodes lancea var Chinensis). Bajo la catálisis de \(\ce{PPh3}\), una ciclohexanona quiral 7 se cicló con alenoato de terc-butilo 8, dando un producto mayoritario 9 y tres productos minoritarios 10, 11 y 12. Todos los productos minoritarios 10–12 son isómeros de 9. El compuesto 9 podía transformarse fácilmente en (–)-hinesol mediante un proceso de varias etapas.

6.7 Entre los siguientes compuestos, elija cuál no pertenece a los productos minoritarios 10–12.

Enunciado traducido del texto oficial en inglés.

膦是胺的磷类似物。磷原子上也有一对孤对电子，因此膦表现出路易斯碱性或亲核性。但与叔胺不同，像 P1 这样带有三个不同取代基的手性膦可以以单一对映异构体的形式分离出来。手性膦常用作过渡金属催化中的手性配体。

6.1 用 \(R/S\) 符号标明 P1 的绝对构型。

过去二十年来，随着有机催化的迅速发展，涌现出了大量由亲核性膦催化的合成反应。其中，最著名的膦催化反应之一是由中国科学家陆熙炎首次开发的 Lu (3+2) 环加成反应。例如，在三苯基膦的催化下，联烯酸乙酯 1 与丙烯酸甲酯 2 顺利反应，生成两种环戊烯衍生物 3（主产物）和 4（次产物）。

Lu (3+2) 环加成：

根据普遍接受的机理，Lu (3+2) 反应是一种形式上的环加成反应。首先，催化剂三苯基膦对联烯酸乙酯 1 发生亲核加成，生成两性离子中间体 A，随后 A 经由两条途径与丙烯酸甲酯 2 环化。在生成化合物 3 的途径中，原位生成的磷叶立德中间体 B 通过质子转移可逆地转化为中间体 C；C 发生消除反应，生成主产物 3 并释放膦催化剂。在生成化合物 4 的途径中，先形成磷叶立德中间体 B′，它也通过质子转移可逆地转化为中间体 C′；C′ 发生消除反应，生成次产物 4 并再生膦催化剂。

机理：

6.2 画出构成图示共振杂化体 A 的两个主要共振结构（不考虑酯基的参与，无需表示立体化学）。

6.3 画出中间体 B′ 和 C′ 的结构（无需表示立体化学）。

在类似条件下，联烯酸乙酯 1 与富马酸二乙酯 5 很容易生成相应的环加成产物 6。

6.4 画出化合物 6 的结构（无需表示立体化学）。

使用手性膦催化剂可以很容易地实现不对称 Lu (3+2) 环加成反应。例如，在手性双环膦 P2 的催化下，联烯酸乙酯 1 与丙烯酸甲酯 2 顺利反应，得到一种对映异构体富集的环加成产物 3，其 ee（对映体过量）为 80%。

不对称 Lu (3+2) 环加成：

ee 的计算公式：

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = 主要对映异构体的物质的量

\(n_{\mathrm{minor}}\) = 次要对映异构体的物质的量

6.5 用星号标出手性膦 P2 中的手性中心。（注意：每标错一个星号都会扣分，直至扣至 0 分）

6.6 给出产物 3 的 \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) 比值。

Lu (3+2) 环加成反应是有机合成中用途广泛的工具。例如，该反应已成功用于合成 (–)-茅苍术醇，它是中药苍术（Atractylodes lancea var Chinensis）的重要成分。在 \(\ce{PPh3}\) 的催化下，手性环己酮 7 与联烯酸叔丁酯 8 发生环化，得到主产物 9 和三种次产物 10、11 和 12。次产物 10–12 均为 9 的异构体。化合物 9 可以通过多步反应很容易地转化为 (–)-茅苍术醇。

6.7 从下列化合物中选出不属于次产物 10–12 的一个。

题目译自官方英文原文。

Фосфины — фосфорные аналоги аминов. Они также имеют неподелённую пару электронов на атоме фосфора и поэтому проявляют свойства оснований Льюиса или нуклеофилов. Однако, в отличие от третичных аминов, хиральные фосфины, такие как P1, с тремя различными заместителями можно выделить в виде индивидуальных энантиомеров. Хиральные фосфины часто используют в качестве хиральных лигандов в катализе переходными металлами.

6.1 Используя обозначение \(R/S\), определите абсолютную конфигурацию P1.

За последние два десятилетия на фоне бурного развития органокатализа появилось множество синтетических реакций, катализируемых нуклеофильными фосфинами. Одна из наиболее известных среди них — реакция (3+2)-циклоприсоединения Лу, впервые разработанная китайским учёным Сиянем Лу. Например, в присутствии трифенилфосфина в качестве катализатора этилалленоат 1 и метилакрилат 2 легко образуют два производных циклопентена: 3 (основной продукт) и 4 (побочный продукт).

(3+2)-Циклоприсоединение Лу:

Согласно общепринятому механизму, реакция Лу (3+2) представляет собой формальное циклоприсоединение. Сначала катализатор трифенилфосфин вступает в нуклеофильное присоединение к этилалленоату 1 с образованием цвиттер-ионного интермедиата A, который затем циклизуется с метилакрилатом 2 по двум путям. На пути, ведущем к соединению 3, образующийся in situ промежуточный илид фосфора B обратимо превращается в интермедиат C путём переноса протона; C подвергается элиминированию с образованием основного продукта 3 и высвобождением фосфинового катализатора. На пути, ведущем к соединению 4, образуется промежуточный илид фосфора B′, который также обратимо превращается в интермедиат C′ путём переноса протона; C′ подвергается элиминированию с образованием побочного продукта 4 и регенерацией фосфинового катализатора.

Механизм:

6.2 Изобразите две основные резонансные структуры, составляющие показанный резонансный гибрид A (участие сложноэфирной группы не рассматривается, стереохимию указывать не требуется).

6.3 Изобразите структуры интермедиатов B′ и C′ (стереохимию указывать не требуется).

В аналогичных условиях этилалленоат 1 и диэтилфумарат 5 легко образуют соответствующий продукт циклоприсоединения 6.

6.4 Изобразите структуру соединения 6 (стереохимию указывать не требуется).

Асимметрическое (3+2)-циклоприсоединение Лу легко осуществить с использованием хиральных фосфиновых катализаторов. Например, в присутствии хирального бициклического фосфина P2 в качестве катализатора этилалленоат 1 и метилакрилат 2 легко образуют энантиомерно обогащённый продукт циклоприсоединения 3 с ee (энантиомерным избытком) 80%.

Асимметрическое (3+2)-циклоприсоединение Лу:

Формула для расчёта ee:

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = количество преобладающего энантиомера

\(n_{\mathrm{minor}}\) = количество минорного энантиомера

6.5 Отметьте звёздочками центры хиральности в хиральном фосфине P2. (Примечание: за каждую неверно поставленную звёздочку будут вычитаться баллы, вплоть до 0 баллов.)

6.6 Укажите отношение \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) для продукта 3.

Реакция (3+2)-циклоприсоединения Лу — универсальный инструмент органического синтеза. Например, она была успешно использована для синтеза (–)-хинезола, важного компонента китайского лекарственного растения цан-чжу (Atractylodes lancea var Chinensis). В присутствии \(\ce{PPh3}\) в качестве катализатора хиральный циклогексанон 7 циклизуется с трет-бутилалленоатом 8, образуя основной продукт 9 и три побочных продукта 10, 11 и 12. Все побочные продукты 10–12 являются изомерами 9. Соединение 9 можно легко превратить в (–)-хинезол в ходе многостадийного процесса.

6.7 Выберите среди следующих соединений то, которое не относится к побочным продуктам 10–12.

Условие переведено с официального английского текста.

الفوسفينات هي النظائر الفوسفورية للأمينات. وهي تحمل أيضًا زوجًا إلكترونيًا حرًّا على ذرة الفوسفور، ولذلك تُظهر قاعدية لويس أو صفة النوكليوفيل. ولكن، على خلاف الأمينات الثالثية، يمكن عزل الفوسفينات الكيرالية مثل P1، التي تحمل ثلاثة مستبدلات مختلفة، على هيئة متماكبات مرآتية منفردة. وكثيرًا ما تُستخدم الفوسفينات الكيرالية بوصفها ربيطات كيرالية في التحفيز بالفلزات الانتقالية.

6.1 عيّن التشكيل المطلق للفوسفين P1 باستخدام الرمز \(R/S\).

خلال العقدين الماضيين، ومع التطور السريع للتحفيز العضوي، ظهر عدد كبير من تفاعلات الاصطناع المحفَّزة بالفوسفينات النوكليوفيلية. ومن أشهر هذه التفاعلات تفاعل الإضافة الحلقية (3+2) لـ Lu، الذي طوّره لأول مرة العالم الصيني Xiyan Lu. فعلى سبيل المثال، بوجود ثلاثي فينيل الفوسفين حفّازًا، يتفاعل ألينوات الإيثيل 1 وأكريلات الميثيل 2 بسهولة ليعطيا مشتقَّين من السيكلوبنتين، هما 3 (الناتج الرئيسي) و4 (الناتج الثانوي).

الإضافة الحلقية (3+2) لـ Lu:

وفقًا لآلية مقبولة عمومًا، يُعد تفاعل Lu (3+2) تفاعل إضافة حلقية شكليًّا. في البداية، يُجري الحفّاز ثلاثي فينيل الفوسفين إضافة نوكليوفيلية إلى ألينوات الإيثيل 1، مولِّدًا وسيطًا ثنائي القطب A، يخضع بعد ذلك لتفاعل تحلّق مع أكريلات الميثيل 2 عبر مسارين. في المسار المؤدي إلى المركب 3، يتحول وسيط إيليد الفوسفور B المتولِّد في وسط التفاعل تحولًا عكوسًا إلى الوسيط C عن طريق انتقال بروتون؛ ويخضع C لتفاعل حذف يعطي الناتج الرئيسي 3 ويحرّر حفّاز الفوسفين. وفي المسار المؤدي إلى المركب 4، يتكوّن وسيط إيليد الفوسفور B′، الذي يتحول أيضًا تحولًا عكوسًا إلى الوسيط C′ عن طريق انتقال بروتون؛ ويخضع C′ لتفاعل حذف يعطي الناتج الثانوي 4 ويجدّد حفّاز الفوسفين.

الآلية:

6.2 ارسم بنيتَي الرنين الرئيسيتين اللتين تسهمان في هجين الرنين A الموضَّح (لا تؤخذ مساهمة مجموعة الإستر في الحسبان، ولا يلزم بيان الكيمياء الفراغية).

6.3 ارسم بنيتَي الوسيطين B′ وC′ (لا يلزم بيان الكيمياء الفراغية).

في ظروف مماثلة، يعطي ألينوات الإيثيل 1 وفومارات ثنائي الإيثيل 5 بسهولة ناتج الإضافة الحلقية الموافق 6.

6.4 ارسم بنية المركب 6 (لا يلزم بيان الكيمياء الفراغية).

يمكن إجراء الإضافة الحلقية غير المتناظرة (3+2) لـ Lu بسهولة باستخدام حفّازات فوسفين كيرالية. فعلى سبيل المثال، بوجود الفوسفين الكيرالي ثنائي الحلقة P2 حفّازًا، أعطى ألينوات الإيثيل 1 وأكريلات الميثيل 2 بسهولة ناتج الإضافة الحلقية 3 المُغنى بأحد المتماكبين المرآتيين، بقيمة ee مقدارها 80% (الفائض المرآتي).

الإضافة الحلقية غير المتناظرة (3+2) لـ Lu:

معادلة حساب ee:

\[ \mathrm{ee} =\frac{n_{\mathrm{major}}-n_{\mathrm{minor}}} {n_{\mathrm{major}}+n_{\mathrm{minor}}}\times100\% \]

\(n_{\mathrm{major}}\) = كمية المتماكب المرآتي الرئيسي

\(n_{\mathrm{minor}}\) = كمية المتماكب المرآتي الثانوي

6.5 حدّد مراكز الكيرالية في الفوسفين الكيرالي P2 باستخدام علامات النجمة. (ملاحظة: تُخصم درجات عن كل نجمة موضوعة خطأً حتى بلوغ 0 درجة)

6.6 أعطِ النسبة \(n_{\mathrm{major}}/n_{\mathrm{minor}}\) للناتج 3.

يُعد تفاعل الإضافة الحلقية (3+2) لـ Lu أداة متعددة الاستخدامات في الاصطناع العضوي. فعلى سبيل المثال، استُخدم بنجاح لاصطناع (–)-هينيسول، وهو مكوّن مهم في العشبة الطبية الصينية تشانغ تشو (Atractylodes lancea var Chinensis). وبوجود \(\ce{PPh3}\) حفّازًا، خضع السيكلوهكسانون الكيرالي 7 لتفاعل تحلّق مع ألينوات ثالثي البوتيل 8، فأعطى ناتجًا رئيسيًّا 9 وثلاثة نواتج ثانوية 10 و11 و12. وجميع النواتج الثانوية 10–12 متماكبات للمركب 9. ويمكن تحويل المركب 9 بسهولة إلى (–)-هينيسول بعملية متعددة الخطوات.

6.7 اختر، من بين المركبات الآتية، المركب الذي لا ينتمي إلى النواتج الثانوية 10–12.

نص المسألة مترجم عن النص الإنجليزي الرسمي.