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.
Структуры
Craig E. Stivala, Zhenhua Gu, Lindsay L. Smith, and Armen Zakarian Org. Lett., 2012, 14, 804–807
Peirong Rao, Dongmin Tang, Qidong Xia, Jialei Hu, Xufeng Lin, Jun Xuan, and Hanfeng Ding J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 3003−3009
https://doi.org/10.1021/jacs.4c16265
Hao Liang and James P. Morken Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202511813 doi.org/10.1002/anie.202511813
Han-Jun Ai, Binh Khanh Mai, Cecilia Liu, Peng Liu, and Stephen L. Buchwald J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 38275−38282
https://doi.org/10.1021/jacs.5c10910
Weidong Yao, Ziqi Liu, Hao Ling, Hongyu Wang, Hufeng Zheng, Shao-Hua Wang, Dao-Yong Zhu, Sheng-Yong Zhang, and Xiaoming Chen J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 15963−15969 https://doi.org/10.1021/jacs.5c03983
Wenkun Chen, Jijun Jiang, and Jun Wang Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202316741 doi.org/10.1002/anie.202316741
Hao Shen, Yushang Zhou, and John L. Wood J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 1247−1251 https://doi.org/10.1021/jacs.5c17555
Makoto Sasaki, Atsushi Umehara, Kohtaro Sugahara, Masayuki Satake, and Takeshi Tsumuraya J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 11473−11478 https://doi.org/10.1021/jacs.6c01247
Weizhao Zhao, Reem Al-Ahmad, and Mingji Dai J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 32365−32369 https://doi.org/10.1021/jacs.5c11534
Yufei Liu,† Ke Sun,† Qi Wei,† Jin Chen, Shengling Sun, Yaxin Li, Zhongkai Feng, Yingying Guo, and Zhaohong Lu J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 27219−27223 https://doi.org/10.1021/jacs.5c09835
Lei Wu, Chengzhi Ge, Minyan Wang, and Zhuangzhi Shi J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 20657−20666
https://doi.org/10.1021/jacs.5c03816
Laura Goicoechea, Pablo Losada, José Luis Mascareñas, and Moisés Gulías Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202425512
doi.org/10.1002/anie.202425512
Leon Sander, Jonas M. Müller, and Christian B. W. Stark J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 26506−26517 https://doi.org/10.1021/jacs.5c06364
Hongming Li, David A. Thaisrivongs, Gao Shang, Yonggang Chen, Qinghao Chen, Lushi Tan,
Kai-Jiong Xiao, Reed T. Larson, Jeffrey T. Kuethe, Joshua Lee, Nicholas R. Deprez, Andrew F. Nolting,
Marc Poirier, Paul G. Bulger, Erik L. Regalado, Mirlinda Biba, Fuh-Rong Tsay, Jimmy DaSilva,
Chris K. Prier, Christopher A. Strulson, Kerstin Zawatzky, Zhu Liu, Justin A. Newman,
Kathleen Sokolowsky, Weijuan Tang, Kari Hullen, Nimisha Thakur, Cody Welch, Smit Patel, Yu He,
Jing Xu, Narayan Variankaval, Artis Klapars, Jongrock Kong, Richard Desmond, Richard Varsolona,
Peter E. Maligres, Carlos A. Pons Siepermann, Lee Robison, Tiffany Piou, Clara Hartmanshenn,
Anagha Chandra, Anisha Patel, Marc R. Becker, Guiquan Liu, Jianjun Duan, Baoqiang Wan,
Chengqian Xiao, Yongpeng Yuan, Xiaohui Cao, Lu Chen, Ruxia Yi, Zheng Wu, Minyi Feng,
Donghong Li, Zhiyan Song, Yawei Dong, Julin Sun, Biao Li, Guangxin Shao, Louis-Charles Campeau,
and Jingjun Yin J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 11036−11048
https://doi.org/10.1021/jacs.4c15966
Dequan Zhang, Jianqiang Zheng, Cai You, Liuting Li, Lung Wa Chung, Qifan Zhou, Shuailong Li, Tianxiang Ren, Yuhong Yang, Xumu Zhang, and Xiuxiu Li https://doi.org/10.1021/jacs.4c18341
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 7886−7896
Задание 1-й части (структуры L-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. 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, реакция Хирао или её развитие (Hir);
- 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 качестве 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 – Хартвига; 4 – иной.
- CuAAC клик (CuAAC);
- Cu-катализируемое сопряжённое присоединение (Cu-coAd)
- восстановительное кросс-сочетание, оно же кросс-электрофильное сочетание (M-R-XEC) – на место М подставьте конкретный металл, отвечающий за катализ процесса, а на место R метод восстановления (стехиометический металл, или катодный процесс, или фотокатализ, или что-то иное)
- 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
Arne Weber, Richard Dehn, Nadin Schläger, Bastian Dieter, and Andreas Kirschning Org. Lett. 2014, 16, 568–571
dx.doi.org/10.1021/ol403441c
Yu Zhang, Liyao Wang, Xiaoguang Lei, and Yanxing Jia J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 47904−47910
https://doi.org/10.1021/jacs.5c18189
Zhanchao Meng and Alois Fürstner J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 11703−11708
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c05347
Lu Ren, Zhaohong Lu, Dimin Wu, Mingchen Ma, and Ang Li J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 27137−27142
https://doi.org/10.1021/jacs.4c04779
Arghadip Ghosh, Koneti Kondalarao, Arijit Saha, Vincent Gandon, and Akhila K. Sahoo Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202314395
doi.org/10.1002/anie.202314395
Andrew V. Kelleghan, Dominick C. Witkowski, Matthew S. McVeigh, and Neil K. Garg J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 9338−9342
https://doi.org/10.1021/jacs.1c04896
Wan-Xu Wei,† Yangjin Kuang, and Martin Tomanik J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 37347−37356
https://doi.org/10.1021/jacs.5c11047
Norio Sakai, Ryosuke Komatsu, Naoki Uchida, Reiko Ikeda, and Takeo Konakahara Org. Lett. 2010 12, 1300-1303
10.1021/ol100180j
Haibo Wu, Qi Pan, Judith Grill, Magnus J. Johansson, Youai Qiu, and Jan-E. Bäckvall J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 4338−4348
https://doi.org/10.1021/jacs.4c14607
Marko Nesic, David B. Ryffel, Jonathan Maturano, Michael Shevlin, Scott R. Pollack, Donald R. Gauthier, Jr., Pablo Trigo-Mouriño, Li-Kang Zhang, Danielle M. Schultz, Jamie M. McCabe Dunn, Louis-Charles Campeau, Niki R. Patel, David A. Petrone, and David Sarlah J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 14026−14030
https://doi.org/10.1021/jacs.2c05891
Akiko Ueno, Takafumi Kitawaki, and Noritaka Chida Org. Lett. 2008, 10, 1999-2002
10.1021/ol800602v
Florian Martin, Zielke Stone, Woo Samuel Kasmali, Allison Volf, Vuong Q. Dang, Jake B. Bailey, Milan Gembicky, Laura M. Bohn, Ryan A. Shenvi ACS Cent. Sci. 2025, 11, 1391–1399
Vaani Gupta, Zechun Wang, Joshua B. Combs, Timothy Wright, Lei Chen, Boxu Lin, Ryan Holmes, Bo Qin, Joonseok Oh, Jason M. Crawford, Seth B. Herzon Science 2025, 390, eaea9310.
DOI: 10.1126/science.aea9310
Hyung Yoon, Young Jin Jang, Mark Lautens Synthesis 2016, 48, 1483–1490
DOI: 10.1055/s-0035-1561567
Andrew Whyte, Jonathan Bajohr, Ramon Arora, Alexa Torelli, and Mark Lautens Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 1 – 7
doi.org/10.1002/anie.202106518
Задание 2-й части (структуры M-xx)
Во второй части задача сложнее. Но и оценка больше – до 500 плюсиков, и в отдельных случаях даже больше, и тоже с возможностью бонуса-удвоения как в задании 1. Опять, в зависимости от реальной сложности, каждая будет оцениваться по-разному (от 100 до 500 плюсиков, в отдельных случаях до 800), но узнать это можно будет только после вскрытия и появления разбора задания. Повышенная оценка связана с тем, что я стал понемногу использовать в этом задании новые процессы, которые только отдаленно похожи на то, что мы уже разбирали в лекциях. Так будем двигаться дальше, ведь методы с использованием комплексов переходных металлов не стоят на месте, и нам не нужно сильно отставать.
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 несколько стадий без выделения полупродуктов (one-pot reaction), тандем или каскад. Очень прошу не использовать модный, но неопределенный термин домино-реакция, так как у него так и не появилось определенного смысла.
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 L-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). Но поскольку каскадов становится всё больше, и я стараюсь выкопать что-то нестандартное, это не всегда возможно, и тогда разбирайте каскад до конца по стадиям.