Второй этап квеста
Второй этап квеста состоит из структур, взятых из оригинальных научных работ в основном последних лет. Вам нужно будет найти информацию в оригинальных статьях. Никакого другого способа разобраться в этом этапе нет, попытки догадаться из общих соображений к успеху не приведут, только время потеряете. Этот этап задуман специально для того, что те, кому интересно, как работает химия переходных металлов в контексте органической химии не в идеализированном контексте воображаемого учебника, а вот прямо в самой реальной химии из исследовательских работ, причём я очень стараюсь подбирать побольше самых свежих работ, даже вот прямо последних лет, – так мы можем убедиться, что эта химия работает, и посмотреть как она работает.
Второй этап состоит из двух частей – простые одностадийные реакции и более сложные многостадийные реакции.
Все структуры перерисованы, поэтому будьте внимательны, потому что точного соответствия по картинке вы не найдёте, придется именно разбирать структуру и искать ее в схемах статей. Бывает даже так, что в какой-то статье самой нарисованной структуры и нет, потому что она оказалась где-то посредине стрелки с последовательностью стадий, и авторы статьи именно эту структуру рисовать поленились. Иногда придётся лезть в экспериментальные части статей или даже в дополнительные материалы. В дополнительные материалы (electronic supporting material, supporting information и т.д.) – под разными названиями это сейчас есть во всех журналах и обычно весьма легкодоступно, вплоть до того, что даже для статей, которым нет легального доступа, это открывается свободно. Более того, лезть в эту информацию приходится почти всегда, потому что только там можно посмотреть загрузки реагентов, необходимые для оценки TON/TOF и других параметров
Сколько структур нужно сделать: сколько хотите и сколько будет не лень. Хотите побольше рейтинг ради спортивного интереса – хоть все. Можно ли присылать частями? Можно, но только не присылайте поправки к уже посланному – они приниматься не будут. Но можно разбить хоть на отдельные задания и каждое прислать отдельным письмом.
Поскольку проверка заданий второй части квеста будет происходить медленно и затянется надолго, решения можно будет присылать и после завершения зачетной сессии (ориентировочно до 25 мая). Из этого следует, что для получения зачёта проще решить какие-то задания первой части квеста. Но если кто-то из вас решит, что первая часть неинтересна, и успеет до зачета (до 12.00 13 мая) прислать какие-то решения второй части, то я приму такой вариант.
Структуры
Shaowei Wang, Changxu Zhong, Yingchao Huang, Ping Lu Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202400515 doi.org/10.1002/anie.202400515
Yi Deng, Xiao Liang, Kun Wei, Yu-Rong Yang J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 20622−20627 https://doi.org/10.1021/jacs.1c11265
Tianhao Ma, Yiming Ma, Bo Li, Yanxing Jia Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202407215 / doi.org/10.1002/anie.202407215
Hendrik Simon, Agnese Zangarelli, Tristan Bauch, Lutz Ackermann Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202402060 / doi.org/10.1002/anie.202402060
David G. Twigg, Leonardo Baldassarre, Elizabeth C. Frye, Warren R. J. D. Galloway, David R. Spring Org. Lett. 2018, 20, 1597−1599 / 10.1021/acs.orglett.8b00340
Fatemeh Haghighi, Luke T. Jesikiewicz, Corrinne E. Stahl, Jordan Nafie, Amanda Ortega-Vega, Peng Liu, Kay M. Brummond J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 498−509 https://doi.org/10.1021/jacs.4c1166
David A. Gutierrez, Garrett Toth-Williams, Croix J. Laconsay, Michael Yasuda, James C. Fettinger, Michael J. Di Maso, Jared T. Shaw Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202407114
Cedric Dessin, Thomas Schachtsiek, Jona Voss, Anne-Catherine Abel, Beate Neumann, Hans-Georg Stammler, Andrea E. Prota, Norbert Sewald Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202416210 / doi.org/10.1002/anie.202416210
Yin Zheng, Linna Guo, Weiwei Zi Org. Lett. 2018, 20, 7039−7043 / DOI: 10.1021/acs.orglett.8b02982
Chang Liu, Mingyu Zhang, Lidan Zeng, Yong Wan, Mingji Dai J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 32276−32282 / https://doi.org/10.1021/jacs.4c12121
Atul A. More, Chepuri V. Ramana Chem. Asian J. 2014, 9, 1557 – 1562 / 10.1002/asia.201301647
Saikat Guria, Mirja Md Mahamudul Hassan, Sayan Dey, Krishna Nand Singh, Buddhadeb Chattopadhyay Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202409010 / doi.org/10.1002/anie.202409010
Christopher A. LeClair, Matthew B. Boxer, Craig J. Thomas , David J. Maloney Tetrahedron Letters 2010, 51, 6852–6855
Xiao Liang, Tian-Yuan Zhang, Xue-Yi Zeng, Yu Zheng, Kun Wei, Yu-Rong Yang J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3364−3367 / DOI: 10.1021/jacs.7b00854
Moritz J. Classen, Bilal Kicin, Vincent A. P. Ruf, Alexander Hamminger, Loelie Ribadeau-Dumas, Willi M. Amberg, and Erick M. Carreira J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 27225−27229 / https://doi.org/10.1021/jacs.3c11000
Sigrid Lutz, Lukas Nattmann, Nils Nöthling, Josep Cornella Organometallics 2021, 40, 2220−2230 / https://doi.org/10.1021/acs.organomet.0c00775
Carter N. Stout, Hans Renata J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 21815−21823 / https://doi.org/10.1021/jacs.4c06080
Keisuke Takahashi, Shunya Kudo, Kiharu Kawamura, Taichi Kusakabe, Shoko Kikkawa, Isao Azumaya, Keisuke Kato Org. Lett. 2022, 24, 3416−3420 / https://doi.org/10.1021/acs.orglett.2c01285
Thomas P. Blaisdell, James P. Morken J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8712−8715 / DOI: 10.1021/jacs.5b05477
Kyoungmin Choi, John N. Brunn, Kailaskumar Borate, Rahul Kaduskar, Carlos Lizandara Pueyo, Harish Shinde, Roland Goetz, John F. Hartwig J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 19414−19424 /
https://doi.org/10.1021/jacs.4c05768
Wenhao Zhang, Ming Lu, Lu Ren, Xiang Zhang, Shaonan Liu, Mengyu Ba, Peng Yang, Ang Li J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 26569−26579 / https://doi.org/10.1021/jacs.3c06088
Paul P. Sinclair, Richmond Sarpong Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202409139 / doi.org/10.1002/anie.202409139
Caicai He, Wei Song, Dandan Wei, Wei Zhao, Qianfei Yu, Jiaqi Tang, Yongquan Ning, Karunanidhi Murali, Paramasivam Sivaguru, Graham de Ruiter, Xihe Bi Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202408220
/ doi.org/10.1002/anie.202408220
David W. C. MacMillan, Larry E. Overman, Lewis D. Pennington J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9033-9044 10.1021/ja016351a
Jie Xu, Weihua Qiu, Xu Zhang, Zhihan Wu, Zhen Zhang, Kai Yang, Qiuling Song Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202313388 / doi.org/10.1002/anie.202313388
Debgopal Jana, Arindam Khatua, Sourav Kundu, Suman Noskar, Monosij Nandy, Alakesh Bisai JACS Au 2025, 5, 1376−1381 / https://doi.org/10.1021/jacsau.4c01276
Структура исправлена 10.05: оксазол всесто оксазолина
Amos B. Smith, III, Kevin P. Minbiole, Patrick R. Verhoest, Michael Schelhaas J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10942-10953 / 10.1021/ja011604l
Задание 1-й части (структуры J-XX)
Задача для каждой структуры этого набора – найти ее в статье. Эта структура будет получена в результате одной из известных нам реакций из списка реакций, возможно с каким-то небольшим осложнением или отклонением, иногда существенным, от стандартных протоколов. В некоторых случаях структура получена в результате примения реакции с комплексом переходного металла к некоторому активированному производному, напрмиер, к трифлату, но в статье мы увидим методику без выделения такого активированного производного (интермедиата) – его делают и сразу используют без выделения. В таких случаях всегда берите настоящее исходное, из которого сделано это производное (интермедиат), потому что мы не можем оценивать выходы, а следовательно и TON/TOF в расчете на вещество, которое не было выделено. Безусловно, есть простой вариант решения такой проблемы, когда мы принимаем выход интермедиата за 100%, но это совершенно то же самое, что просто взять реальное исходное. В каталитической химии всегда есть такая двусмысленность с расчетом числа каталитических циклов, но мы не должны забывать, что все эти параметры – очень грубые оценочные оценки, и совсем ничего страшного не случится, если мы их немного недооценим или переоценим.
Для каждой структуры (за которую возьмётесь, естественно) определите всё или хотя бы что-то из списка ниже:
—если в статье есть несколько экспериментов, ведущих к данной структуре (как правило, это таблица оптимизации), найдите оптимальный, дающий наилучшие результаты и все дальнейшее определяйте именно для такой реакции—
а) какие связи или фрагменты созданы с помощью реакций с участием комплексов переходных металлов (лучше всего прямо на структуре как-то показать – обвести, выделить, обозначить маркером и т.п…);
б) какая конкретно реакция была использована – используйте список сокращений, который дан ниже – не придумывайте названий сами, не пишите пространное описание или многословное название;
в) какой пред-катализатор использован;
г) если в состав катализатора или предкатализатора входит активный анциллярный лиганд, контролирующий селективность или реакционную способность или ещё что-то важное, укажите его; если нет – укажите, что таких лигандов в данном случае нет;
гг) если этот лиганд из тех, с которыми мы встречались в лекциях, указывайте просто сокращение или короткую формулу;
ггг) если это что-то оригинальное, типа, а это что за зверь – приведите его структуру и оцените, на что из известных лигандов это похоже, и какую цель пытались достичь ведением нового или использованием редкого лиганда;
д) оцените TON (приблизительно – округляйте смело, никаких знаков после запятой – одна цифра и порядок), если реакция некаталитическая, обозначьте это явно;
е) если реакция стереоселективна, укажите что это – энантио- или диастереоселективность, или и то и другое, добавляя es или ds к сокращению метода (например, ds-WTs, ds-TiK, es-HH, esds-TsT и т.п.);
ее) найдите и приведите количественную характеристику стереоселективности – энантиомерный избыток и/или диастереомерное отношение.
eee) найдите и кратко укажите причину возникновения стереоселективности (лиганд, субстрат, воля богов, указания начальников и т.п. – источник асимметрической индукции и/или диастереоселективности
ж) если реакция направленная (directed), то какой атом или фрагмент (направляющая группа) определяют направленную атаку переходного металла, добавляйте d к сокращению метода (например, d-FuH, d-Pd/X-CH и т.п.)
з) если реакция внутримолекулярная (циклизация), обозначьте это, добавляя букву i перед сокращением метода (например, i-MH, i-Sti, i-NuAu, i-MA и т.д., и определите тип циклизации по системе обозначений Болдуина (эндо/экзо и тетраг/триг/диг)
e) если реакция сопровождалась какими-то неожиданными осложнениями, например, получился не совсем тот продукт, который должен был бы получиться при стандартном течении реакции (например, произошла какая-нибудь неожиданная перегруппировка, циклизация, смещение кратной связи, перициклическая реакция, радиоактивный распад, термоядерный синтез, проявление новых физических принципов, не имеющих аналогов и т.п.) – попробуйте описать, что же там такого необычного случилось и почему.
Такой набор характеристик и свойств даёт возможность за каждую структуру получить до 100 плюсиков в зависимости от полноты и правильности ответов, а также объема информации в конкретной структуре (стереоселективные, направленные, внутримолекулярные реакции, реакции с разными осложнениями оцениваются большим количеством плюсиков в сравнении с более простыми реакциями) – то есть структуры оцениваются по-разному, но как конкретно будет ясно только после того, как появится разбор и оценка. Цена задания в этом году увеличилась не только из-за инфляции, но и потому что перечень методов существенно увеличился, в лекциях этого года появилось ещё около десятка важных и интересных методов (в списке отмечены *). Кроме того можно получить бонусы за полноту описания, бонус уйдет тому, кто сделает первым более полное описание. Бонус – удвоение числа плюсиков за структуру. Несколько следующих, достигших той же полноты, тоже получат бонусы, но каждый следующий с дисконтом в 25% от предыдущего (процент простой, по величине считается от исходной суммы). Иногда в понимании полноты бывают разные мнения, но я всякий раз стараюсь понять вашу аргументацию, а значит, например, что может быть два разных набора, которые можно считать полными; в этом случае ожет быть больше одного человека с максимальным бонусом, и у каждого может появится своя свита дисконтированных.
Список сокращений отдельных реакций (используйте только их, не изобретайте свои! – я буду использовать именно эти сокращения, чтобы понять, правильно ли вы определили метод). Вовсе не обязательно вы встретите все эти реакции, поэтому не пытайтесь гадать, правильно ли вы определили тип реакции, по принципу “а вот этого ещё не было”. Не было, и чёрт с ним. А что-то может встретиться и два, и три, и даже двадцать раз.
- реакция Мидзороки-Хека (MH);
- карбонилирование (CO), в том числе гидрокси-, алкокси, аминокарбонилирование;
- гидроформилирование (HCHO);
- C-C кросс-сочетание по Судзуки-Мияуре с бороорганическими соединениями (SM);
- C-C кросс-сочетание по Соногасире с терминальными ацетиленами (Son);
- С-С кросс-сочетание с магнийорганикой (KTC)
- C-C кросс-сочетание с цинкорганикой (Neg)
- C-C кросс-сочетание с оловоорганикой (Sti)
- * C-C кросс-сочетание с кремнийорганикой (HiHa)
- внимание: если кросс-сочетание включает карбонилирование, добавляйте CO к сокращению типа кросс-сочетания, например Son-CO, MH-CO и т.п.
- Реакция Посона-Кханда (PKR)
- реакция Кулинковича или ее развитие (TiK);
- циклопропанирование с участием родиевых карбеноидов (RhCyp)
- реакция нуклеометаллирования с участием комплексов золота (NuAu);
- реакция нуклеометаллирования с участием иных металлов (NuM – вместо М подставляйте конктетный металл)
- C-N кросс-сочетание по Бакуолду-Хартвигу c азотными нуклеофилами (аминами, амидами, гетероциклами, и т.п.) (Pd-CN);
- C-S кросс-сочетание (Pd-CS);
- C-P кросс-сочетание (Pd-CP);
- C-N кросс-сочетание, катализируемого комплексами меди (Cu-CN);
- C-B кросс-сочетание (борилирование) (Pd-CB);
- * C-X кросс-сочетание с образованием связи C-X с каким-то другим элементом (Pd-CX) – вместо X подставляйте конкретный элемент
- * реакция Нодзаки-Хиямы-Киси (NHK)
- реакция Вакер-Цудзи (WTs)
- метатезис олефинов (MO);
- метатезис алкинов (MA);
- метатезис енинов (MEY);
- * циклоолигомеризация 2+2+2 (M222) – на место М подставьте конкретный металл, комплекс которого использован в качесвет катализатора
- метиленирование по Теббе-Петасису (TPM)
- * олефинирование по Такаи (Tak)
- рутений-катализируемые реакции по CH-связям (Ru/CH);
- родий-катализируемые реакции по CH-связям (Rh/CH) – мы их в явном виде “не проходили”, но у родия есть очень похожая на рутений химия направленной CH-активации;
- реакция Фудзивары-Моритани или её развитие, обобщённо называемые реакцией Фудзивары-Хека (FuH)
- палладий-катализируемое CH-CH сочетание (Pd/CH-CH);
- палладий-катализируемое арилирование (Pd/X-CH);
- CH-борилирования (B/CH);
- гомогенное гидрирование (HH);
- палладий-катализируемое аллильное замещение (реакция Цудзи-Троста)(TsT);
- * иридий-катализируемое аллильное замещение (IrAll), укажите дополнительно какой тип катализатора использован: 1 – Каррейры; 2 – Крише; 3 – иной.
- CuAAC клик (CuAAC);
- фигня какая-то (XZ) – это категория для того, что не удалось идентифицировать. Зачем? Ну просто вы можете не определить саму реакцию, но правильно посчитать TON/TOF и многое другое, и получить свои плюсики.
Структуры
Nanping Zhang, Cheng Wang, Hailong Xu, Ming Zheng, Huanfeng Jiang, Kai Chen, Zhiqiang Ma Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202407127 / doi.org/10.1002/anie.202407127
Miho Kobatake, Norikazu Miyoshi, Masaharu Ueno Chem. Eur. J. 2023, 29, e202203805 / doi.org/10.1002/chem.202203805
Jin Wang, Jianxiong Zhao, Zhenyang Yu, Siyuan Wang, Fusheng Guo, Jun Yang, Lei Gao, Xiaoguang Lei Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202414340 / doi.org/10.1002/anie.202414340
Dorian Dupommier, Martin Vuagnat, Javid Rzayev, Sourav Roy, Philippe Jubault, Tatiana Besset Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202403950 / doi.org/10.1002/anie.202403950
Marc Heinrich, John J. Murphy, Marina K. Ilg, Aurelien Letort, Jakub Flasz, Petra Philipps, Alois Fürstner Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 13575 –13581
Jie Zhang, Longhui Yu, Hiroshige Ogawa, Yuuya Nagata, Hugh Nakamura Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202409987 / doi.org/10.1002/anie.202409987
Daigo Hayashi, Tomohiro Tsuda, Ryo Shintani Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202313171 / doi.org/10.1002/anie.202313171
Chang-Sheng Kuai, Bing-Hong Teng, and Xiao-Feng Wu Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318257 / doi.org/10.1002/anie.202318257
Wenyi Huang, Yang Xi, Deng Pan, Linlin Fan, Ke Fang, Genping Huang, Wei-Hong Zhu, Jingping Qu, Yifeng Chen J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16892−16901 / https://doi.org/10.1021/jacs.4c05480
Marta Pérez-Gómez, José-Antonio García-López Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14389 –14393 / DOI: 10.1002/anie.201607976
Hyung Yoon, Martin Rçlz, Felicitas Landau, Mark Lautens Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 10920 –10923 / DOI: 10.1002/anie.201706325
Robert N. Bream, Hugh Clark, Dean Edney, Antal Harsanyi, John Hayler, Alan Ironmonger, Nadine Mc Cleary, Natalie Phillips, Catherine Priestley, Alastair Roberts, Philip Rushworth, Peter Szeto, Michael R. Webb, Katherine Wheelhouse Org. Process Res. Dev. 2021, 25, 529−540 / https://dx.doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00486
Junichi Taguchi, Shintaro Fukaya, Haruka Fujino, Masayuki Inoue J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 34221−34230 / https://doi.org/10.1021/jacs.4c14520
Задание 2-й части (структуры K-xx)
Во второй части задача сложнее. Но и оценка больше – до 400 плюсиков с возможностью бонуса-удвоения как в задании 1. Опять, в зависимости от реальной сложности, каждая будет оцениваться по-разному (от 100 до 400 плюсиков), но узнать это можно будет только после вскрытия и появления разбора задания.
Здесь могут быть два типа структур. Если дана просто одиночная структура, то вы должны найти процесс, приводящий к ней (это одна экспериментальная стадия). Это может быть one-pot reaction, тандем или каскад.
Если даны две структуры, соединенные стрелкой, то нужно найти всё, что превращает одну в другую. Проследите все пути от данных исходных, разбирая все стадии с участием комплексов переходных металлов (прочие можно опустить, так как другие реакции просто не оцениваются). Это может быть простая последовательность стадий, но каждая из стадий сама по себе может быть one-pot, тандемом или каскадом.
Вы должны определить каждую стадию последовательности в разных горшках или одном, или тандема по той же схеме, как это предполагается делать для первого задания (структур I-xx).
Если встречаете каскад, то задача еще сложнее – нужно разобрать каскад на стадии, обозначив их как дано в списке ниже. И охарактеризовать весь каскад так как мы характеризуем отдельные реакции в 1-м задании (ТОН, ТОФ, лиганд, селективность, и т.д.).
Для стадий используйте обозначения.
- Окислительное присоединение (OA)
- Согласованное металлирование (CMD) – вместо M подставляйте конкрентный металл
- Карбометаллирование (MC) – вместо M подставляйте конкрентный металл
- Другое миграционное внедрение (MX-mi, вместо M и X подставляйте конкретный металл и нуклеофильный атом)
- Нуклеометаллирование (M/X, вместо M и X подставляйте конкретный металл и нуклеофильный атом)
- Карбонилирование (миграционное внедрение СО), сокращайте как (СО)
- Восстановительное элиминирование (RE)
- Метатезис олефинов – (MO) или ацетиленов (MA)
- Если это ретро-реакция к любой из перечисленных – добавляйте r к сокращению.
- Если это направленная реакция – добавляйте d к сокращению
- чёрт знает что за стадия, понапридумывали тут, а мне это разбирать – (XZ)
- И, внимание, если вы определили реакцию как каскад, то завершением любого каскада лучше считать не элементарную стадию, а какую-нибудь полноценную реакцию, и тогда её надо определить и обозначить так же, как для отдельных реакций, не разбирая на стадии, например, может быть каскад OA – PdC – PdC – SM (с двойным карбопалладированием и завершением кросс-сочетанием с борорганикой)