플리핀-로지 각도

플립핀-로지 각도는 전자 빈약 반응종인 전기영양에 대한 전자반응종인 핵소자(Nucleophile)의 "공격"을 수반하는 반응에 대해 분자의 화학구조와 반응 방식 사이의 관계를 연구하는 유기화학자와 생물화학자들이 사용하는 2각 중 하나이다.Specifically, the angles—the Bürgi–Dunitz, ${\displaystyle \alpha _{BD}}$, and the Flippin–Lodge, ${\displaystyle \alpha _{FL}}$—describe the "trajectory" or "angle of attack" of the nucleophile as it approaches the electrophile, in particular when the latter is planar in shape.이것을 핵포화반응이라고 하며, 자연에서 많은 생합체에서 일어나는 생물화학에 중심적인 역할을 하고 있으며, 현대 유기화학(예: 약품 등 새로운 분자를 구성하는 것)의 반응 툴킷에 중심적인 "툴"이다.이러한 각도의 이론과 사용은 화학 구조와 반응 메커니즘을 다루는 합성 및 물리적 유기 화학의 영역과 구조 상관관계라는 하위 전문성 내에 속한다.

화학반응은 3차원에서 일어나기 때문에, 그 양적 서술은 부분적으로 기하학적 문제다.Two angles, first the Bürgi–Dunitz angle, ${\displaystyle \alpha _{BD}}$, and later the Flippin–Lodge angle, ${\displaystyle \alpha _{FL}}$, were developed to describe the approach of the reactive atom of a nucleophile (a point off of a plane) to the reactive atom of an electrophile (a point on a plane).$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$은 전기영양 원자(이미지 참조)에 부착된 특정 R 및 R' 대체물로부터 높이 또는 떨어져 있는 핵소재의 변위를 추정하는 각도다$$.$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ ${\displaystyle D_{}}$ ${\$는 이 두 원자를 연결하는 접근 벡터와 전기영향을 포함하는 평면 사이의 각도다(Bürgi–Dunitz 기사 참조).이러한 각도 개념을 사용하여 다루는 반응은 단일 원자(예: 염화 음이온, Cl^–) 및 극성 유기 기능 그룹(예: 1차 아민, R"-NH₂)에서 복잡한 치랄 촉매 반응 시스템 및 효소 활성 부지에 이르는 핵물질을 사용한다.이러한 핵물질은 알데히드 및 케톤, 카르복실산-이열제, 알켄의 탄소-탄소-탄소 이중결합 등 일련의 평면전극물과 결합될 수 있다.$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ ${\displaystyle D_{}}$ ${\$ 및$$ $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$에 대한 연구는 계산에 근거한 이론적 또는 실험적(X선 결정학에 근거한 정량적 또는 특정 화학 반응의 추론적 및 의미적 결과를 합리화함)이거나 이들의$$ 조합일 수 있다.

플리핀-로지 각도의 가장 두드러진 적용과 영향은 용액 내 탄소-탄소 결합 형성 반응의 결과에 대한 실용적 합성 연구에서 원래 정의되었던 화학 영역에 있었다.중요한 예로는 크기와 극성이 다른 그룹을 부착한 전기생성 알데히드에 케톤에서 유래된 핵물질(에놀, 에놀레이트)을 첨가하는 알돌반응이 있다.특히, 개념의 3차원적 성격을 고려할 때, 핵성분과 전기성분의 결합 특성이 어떻게 반응 결과의 입체화학에 영향을 미치는지(즉, 반작용에 의해 생성된 새로운 치랄 중심부의 "손길")를 이해하는 것이 흥미롭다.합성 화학에서 플리핀-로지 각도를 호출하는 연구는 화학자들이 알려진 반응의 결과를 예측하고, 복잡한 천연물과 약물의 구성에 필요한 특정한 스테레오아오이머(엔티오이머 및 이염제)를 생산하기 위해 더 나은 반응을 설계하는 능력을 향상시켰다.

기술소개

The Flippin–Lodge (FL) angle, ${\displaystyle \alpha _{FL}}$ is the latter-derived of two angles that fully define the geometry of "attack" (approach via collision) of a nucleophile on a trigonal unsaturated center of an electrophilic molecule (the second being the Bürgi–Dunitz angle, ${\displaystyle \alpha _{BD}}$,아래를 참조한다.^[2][3]이러한 각도의 이론과 적용은 합성, 물리적 유기화학(화학 구조와 반응 메커니즘의 전문화에서) 영역으로, 후자에서는 구조 상관이라는 하위 전문성 안에서 이루어진다.^[4]α ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$ 및$$ $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ ${\displaystyle D_{}}${\$displaystyle \alpha _{BD}$에 대한 연구는 계산에 근거한 이론적 또는 실험적(X선 결정학에 근거한 정량적 또는 특정 화학 반응의 추론적 및 의미적 결과를 합리화함)이거나 이들의 조합일 수 있다$$.^[2][3][4]

이 첨가 반응에서 핵소피는 단일 원자(수소, 염화물), 극성 유기 기능 그룹(아민, 알코올), 복잡한 시스템(치랄 촉매를 포함한 핵소독성 에놀레이트, 효소 활성 부위의 아미노산 사이드 체인, 아래 참조)에 이르기까지 다양할 수 있다.플라나르 전기생성물에는 알데히드, 케톤, 에스테르, 아미드 등의 카르복실산-디리브제, 특정 알케인의 탄소-탄소 이중결합(올레핀) 등이 있다.^[1][2]카보닐에서의 핵포틸 공격의 예에서, ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ F ${\displaystyle L_{}}$ ${\$는 카보닐 카보닐 카보닐 카보닐에 부착된 두 대체물 중 하나 또는 다른 하나를 향해, 전기에 대한 뉴클레오필의 접근법의 "오프셋"을 측정한 것이다.^[1][2][3]반응 쌍에 대한 각도의 상대적 값은 반응 생산물의 합리화에 기초하여 추론하고 의미심장할 수 있다. 또는 그림에서 언급한 바와 같이 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$ 값은$$ 기하학적 계산에 의해 결정학적 좌표에서 정식으로 도출되거나 그래픽으로 도출될 수 있다., 카보닐 평면에 Nu를 투영한 후 LNu'-C-O에 대한 각도 측정(여기서 Nu'는 투영 원자임).이것은 종종 간과되는 핵물질의 궤적 각도의 각도를 클레이튼 H에 의해 플리핀-로지 각이라고 명명했다. 히스콕은 그의 협력자 Lee A를 따라갔다.플리핀과 에릭 P.Lodge.^[1][3][5][6] 기하학을 정의하는 두 번째 각도$,$ 더 잘 알려진 Burrgi-Dunitz angle, $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ ${\$는 Nu-C-O 본드 각도를 설명하고 결정학자 한스-비트 부르기와 잭 D의 이름을 따서 명명되었다. 두니츠, 그것의 첫 번째 고위 조사관 (관련 기사 참조)^[7]

그 Flippin–Lodge 각도 등 다양하게 상징하는 ψ, θx, α{\displaystyle \alpha}또는 FL{\displaystyle \alpha_{FL}α}φ에 의해;단축해 왔다[2][3][7][8][9][를]후자 쌍으로 α{\displaystyle \a는 단축된 것은 그 자매 각도, Bürgi–Dunitz과 함께 Flippin–Lodge 각도 표시한다.그 dis에 의해 lpha}Covererrs/formator(예: Burrgi 등,^[7] 1974년 참조.기호 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$과 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ ${\displaystyle D_{}}$ ${\$가 각각$$ 여기에서 사용되어 플립핀-로지 및 뷔르기-두니츠 개념과 측정값을 참조한다.

실험적으로 관찰할 수 있는 것으로서

These angles are best construed to mean the angles observed (measured) for a given system, and not an historically observed range in values (e.g., as in the ${\displaystyle \alpha _{BD}}$ range of the original Bürgi–Dunitz aminoketones), or an idealized value computed for a particular system (such as the ${\displaysty$$le$ \alpha _${FL}$ $$= 포름알데히드에 하이드라이드를 첨가하는 경우 0$°).$^[7]즉, 하이드라이드-폼하이드 $시스템$의 ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ D ${\$ 및 ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ L$${\$displaystyle \alpha_{FL}$ 각도는$$ 한 쌍의 값을 가지지만, 다른 시스템에서 관측된 각도는 촉매 및 실험용 콘덴트를 정의하는 다른 변수와 결합한 것이다.반응이 솔루티오인지 아닌지를 포함한 이온은 이론적인 대칭 하이드라이드-알데히드 사례에서 최소한 어느 정도 변화할 것으로 예상(보고)된다.^[2][8][a]

$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$에 대해 명시된 관례는 양수(>0°)라는 것이다.

• 전기영역 중심부에 부착된 더 큰 대체물로부터 떨어져서, 또는
• 전자가 풍부한 대체물(이 두 가지 요소와 다른 요소들이 복잡한 경쟁에 있을 수 있는 경우, 아래를 참조)에서 멀리 떨어져 있다.

hence, as noted, ${\displaystyle \alpha _{FL}}$ for reaction of a simple nucleophile with a symmetrically substituted carbonyl (R = R', or other symmetric planar electrophile) is expected to be 0° in vacuo or in solutio, e.g., as in the case of the computed and experimental addition of hydride (H^–) to formaldehyde (H₂C=O).^[2]

그 가치에 대한 강직 및 궤도 기여

Bürgi-Dunitz angle, ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ B D ${\${BD$}$와 대조적으로$,$^[7] 카보닐 추가의 경우를 예로 들자면, 삼각형 전기영역에 대한 뉴클레오필드가 접근하는 동안 채택한 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$각은 다음과$$ 같은 복잡한 방식으로 결정된다.

• the relative steric size of the two substituents attached to (alpha to) the electrophilic carbonyl, which give rise to varying degrees of repulsive van der Waals's interactions (e.g., giving ${\displaystyle \alpha _{FL}}$ ≈ 7° for hydride attack on pivaldehyde (see image), where R=tertiary-butyl, and R'=H),^[2]
• 카보닐에 대한 대체 물질 알파의 전자적 특성은 이질 원자 함유 대체 물질이 스테레오 전자적 영향을 통해 지나치게 침입적인 스테리릭 그룹으로서 기능할 수 있다(예를 들어, R이 O와 N-subtuit이기 때문에 에스테르 및 아미드에 대해 $$$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ L ${\$(^[2]각각) 및
• 보다 먼 원자에 의해 원자에 알파에 의해 카보닐에 연결된 결합의 특성, 예를 들어 알파와 베타 대체 물질 사이의 σ* 분자 궤도(MO)의 에너지가 앞에서 언급한 영향과 경쟁하는 것으로 보였다.^[5]

또한 카보닐과 공격 핵물질의 MO 형태와 수용체에서도 그렇다.^[2][3]따라서,α BD{\displaystyle \alpha_{BD}}친핵성 공격을 관찰은 주로nucleophile-electrophile/값 쌍의 시스템 studied—see은 Bürgi–Dunitz 기사의 HOMO-LUMO가 겹치는 부분과 각 중복 모델(AOM)[b][11][c][d]의 관련된 무기 화학 개념의 에너 지학에 의해 영향을 받을 것으로 보인다.[12][13]—which을 이끈다$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$ ${\displaystyle D_{}}$ ${\$ 값(모든$$ 것은 아니지만 아래는 참조)의 수렴에 많은 경우에서, 그러나, HOMO와 LUMO 사이에 최적의 중첩을 제공하기$$ 위해 필요한 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ F ${\displaystyle L_{}}${\$displaystyle \alpha _{FL}$은 위에서 설명한 에너지 기여의 복잡한 상호작용을 반영한다.

개념의 기원 및 현재 범위

대부분의 화학 분자들 해결책에 텀블링의 무더기 충돌을 통해 열린다Bürgi–Dunitz 각도 이론 처음에 crystals,[2][3]에"냉동"상호 작용:124ff[7]에 기반으로 그α FL{\displaystyle \alpha_{FL}의들이 이를 반영하고 그 복잡성과 놀라운 이론},, 결정 학적인 일,에서 진화해 개발되었다.r공부하는 t알데히드에 에놀레이트 추가와 같은 실제 반응에서의 eaction 결과. (예를 들어, 특히 알돌 반응의 이질제거 선택 연구에서의)^[1][3]실제 화학 반응에 핵 궤적의 양쪽 각도를 적용하면서, ${\displaystyle {\alpha -두니츠}_{}}$ 각도의 HOMO-LUMO 중심 보기 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle D_{}}$ ${\$를 수정하여 ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{DB}}_{}}$를 변경할 수 있는 더 복잡하고 전기적 특유적인 매력적이며 반발적인 정전기 및 반 데르 바알스의 상호작용을 포함한다$.$${\displaystyle \alpha _{DB}$ 및 한$$ 대체물 또는 다른 대체물(위 참조)^[5]에$$ 대한 바이어스 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$또한, 역학은 각 시스템(예: 비틀림 각도의 변화)에서 작용하고 있으며, BD 개념을 탄생시킨 결정학적 구조 상관 관계 접근법에서는 아니지만,$$^[5] ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ F ${\displaystyle L_{}}$ ${\$의 초기 연구에서와 같이 해결에서의 반응 결과 연구에 암묵적으로 포함된다.

마지막으로 제한된 환경(예: 효소와 나노물질 결합 부위에서)에서 이러한 각도는 특징지어졌을 때 상당히 구별되는 것으로 보이며, 반응성이 무작위 충돌에 근거하지 않기 때문에 관찰이 발생한다고 추측하며, 따라서 궤도 중첩 원리와 반응성의 관계는 더욱 복잡하다.^[8][a][14]예를 들어, 상대적으로 작은 substituents과 심플한 아미드 추가 연구는 결정 학적인 값은 세린 프로테아제 서브 틸리신에 의한 아미드의 효소 벽개를 위해 결정된 solution,[2]에 와의 α FL{\displaystyle \alpha_{FL}}, compilat을 주었다 ≈50°의 α FL{\displaystyle \alpha_{FL}}을 주었다.하와이 말똥가리n 문헌 결정학적 ${\displaystyle {\alpha }_{}}$ F ${\displaystyle L_{}}${\$displaystyle \alpha_{FL}$ 값은$$ 4 ± 6°로 군집화된 서로 다른 촉매에서 동일한 반응에 대한 값(즉, 기질 전극의 큰 비대칭에도 불구하고 카보닐 바로 뒤에서 약간만 오프셋)이다.^[8][a]At the same time, the subtilisin ${\displaystyle \alpha _{BD}}$ was 88° (quite distinct from the hydride-formaldehyde ${\displaystyle \alpha _{BD}}$ value of 107°, see the Bürgi–Dunitz article), and ${\displaystyle \alpha _{BD}}$ angle values from the careful literature compilation clustered at 89 ±7°(즉, 카보닐 카본 바로 위 또는 아래에서 약간만 오프셋).

적용들

Flippin-Lodge와 Bürgi-Dunitz 각도는 합성 유기 화학에서 방해받는 카보닐 중심에서 핵 공격 중 비대칭 유도에 대한 보다 명확한 이해를 개발하는 데 실질적으로 중심적이었다.$\alpha {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$이(가) 히스콕에 의해 처음 정의되어$$ 주로 사용되어 온 것은 이 영역이었다.^[1][3]테르트-부틸과 같은 전기영역 중심 주위에 큰 대체물은 메틸과 같은 작은 대체물보다 비대칭 유도에서 더 높은 입체감을 이끌어낸다.두 개의 큰 대체물이 측면으로 향하는 중심부에 접근하는 핵소재의 궤적은 더 제한적이다. 즉, 플리핀-로지 각도가 더 작다.예를 들어 무카이야마 알돌 덧셈에서 부피가 큰 페닐 테르트-부틸 케톤은 작은 페닐 메틸 케톤보다 동기 이소머에 대한 선택성이 더 높다.마찬가지로 t-butylmethyl 에놀레이트 같은 부피가 큰 핵성분을 사용할 경우 선택성은 리튬 에놀레이트 같은 작은 핵성분보다 높다.^[6]

Given a reaction system of a given nucleophile with a carbonyl having the two substituents R and R', where substituent R' is sterically small relative to substituent R (e.g., R' = hydrogen atom, R = phenyl), the ${\displaystyle \alpha _{FL}}$ values that are inferred from the reaction outcomes and theoretical studies tend to be larger;^{[citation needed]} 또는 탄화수소 대체물이 스테릭 크기에 근접하거나 같으면 추론된 $\alpha {\displaystyle {}_{}}$ F ${\displaystyle L_{}}$ ${\$ 값이$$ 감소하여 0(예: R' = 테르트-부틸, R = 페닐)^{[citation needed]}에 도달할 수 있다.따라서, steric bulk만이 작용하는 단순한 전기영역 시스템의 관점에서, 연구된 핵소체 종류들의 공격 궤적은 대체물 사이의 크기 차이가 증가함에 따라, 설계 반응에서 더 높은 입체감을 제공하는 데 사용될 수 있는 FL 각도에 동요가 있음을 분명히 한다.이온 시스템;^{[citation needed]} steric bulk 이외의 요인이 작용했을 때 패턴이 더 복잡해지는 동안(궤도 기여에 관한 위의 섹션 참조),^[2][5] 플리핀, 로지 및 히스콕은 반응 설계에 유용한 일반화가 이루어질 수 있다는 것을 보여줄 수 있었다.^[1][2][3]

적용되는 절세 지역 다양한 알돌 반응의 연구에서,ketone-derivedenol/enolate 친핵성 시약의 친전자성 알데히드, 각 기능적인 그룹과 함께에 크기와 집단 양극성에서;[3], i.은 입체 화학 반응 생성물에서 보고 친전 자체 구핵 원자 영향에 것이 특징으로 하는 방법 varyingnp전시된 이질제거 선택인 아르티컬은 조심스럽게 지도화되었다(위의 강직하고 궤도적인 설명,^[1][2][3] 알돌 반응 기사, 그리고 알돌에^[16] 관한 데이비드 에반스의 관련 하버드 교재 참조).이러한 연구들은 화학자들이 자연산 스폰지스타틴이나^[17] 현대 의약품과 같은 복잡한 분자의 구성에 필요한 항항체적, 이질적 반응들을 설계할 수 있는 능력을 향상시켰다.^{[18][page needed][19]}두고 봐야 알아는 특정 범위의 α FL{\displaystyle \alpha_{FL}}을 중시하고 일반적으로 일반적으로 비슷하게에 약속의 기능적인 그룹 내에서 단백질과 관련해 그들의 형태 stabilities(는 BD궤도에 관계에서 보고되었다)[20][21]거나 다른BD-correlated stabilizations의 형태 i.mportan구조와 반응성에 대한 t.^[22]

참고 항목

• 부르기-두니츠 각

메모들

참조

참고 문헌 목록