بسم الله الرحمن الرحيم بنبدأ الآن بالفصل الثاني في
مادة الـ heterocyclic chemistry طبعا في هذا الفصل
بدنا ناخد تحضير الـ heterocyclic rings يمكن سابقا
حكينالكوا أن الناس يعني مناهج في هذا الموضوع بعض
الناس بفضلوا أنهم ييجوا على الحلقات المعروفة و
يصيروا يتكلموا عنها حلقة حلقة يعني ييجوا يقولوا
chemistry of pyrrole و يشرحوا كيف بنحضر الـ pyrrole
و تفاعلاته chemistry of furan chemistry of pyridine
و هكذا في توجه ثاني للتعامل مع الموضوع أننا نقول
كيف الطرق العامة لتحضير الـ heterocyclic rings in
general يعني آخذ طريقة هذه الطريقة ممكن من خلالها
أن أحضر حلقة ثلاثية أو ربعية أو خمسية أو سادسية
الحلقة ممكن تكون فيوران بيرول ثايفين وهذا التوجه
اللي احنا هنمشي فيه يعني هناخد general methods for
preparation of heterocyclic compounds هذا هيكون
يعني ياخد مننا جزء كبير من هذا المساق الـ general
methods for heterocyclic synthesis وبعد هيك ممكن
نتطرق لبعض الأمثلة المحددة ونتأكد من مجمل الطرق
اللي تحضر في هذه المركبات المشهورة
كمقدمة عامة لما أنا بدي احكي عن تحضير حلقة سواء
كنت بحكي عن تحضير حلقة كربون أو حتى عن تحضير
heterocycle ring ممكن أتخيل أن أنا ممكن أعمل
التحضير بعدة طرق الطريقة الأولى بنسميها cyclization
reaction اللي بنقصده بـ cyclization reaction أنه
أنا في خطوة الإغلاق يكون عندي طرفين فقط لازمني
أسكر رابطة بتصير حلقة لاحظوا بهذا الشكل هاي
الطرفين سكرت الرابطة الأخيرة صارت حلقة هذا التفاعل
بسمي cyclization reaction يعني ممكن أتخيل أن هنا
في عندي ذرات في عندي مثلا nucleophile و
electrophile أو free radical و free radical بدي
هذا الـ nucleophile يسكر عن الـ electrophile عم
الرابطة صارت حلقة هذا ايش بنقول عنه؟ cyclization
reaction و هتلاحظوا أن الـ cyclization reaction هو
one bond formation reaction يعني في لحظة الإغلاق
أنا بعمل رابطة الآن هذا ما يمنعش أن أنا حتى اصل
لهذه الذرات كلها مرتبة أن أكون أعمل التفاعلين
ثلاثة من الكيمياء العادية لحد ما شبكت هدول لكن أنا
بتكلم عن لحظة إغلاق الحلقة بهذا الشكل كم رابطة
بعمل؟ رابطة واحدة صار في عندي حلقة هذا الـ
cyclization reaction النوع الثاني Cycloaddition
reaction أنه أنا بجيب قطعتين بجرب هدول القطعتين
على بعض وفي لحظة الإغلاق بعمل رابطتين مش رابطة
واحدة هاي قطعتين بجربهم في لحظة الإغلاق كم رابطة
بعمل؟ رابطتين هذا اللي أنا بسميه Cycloaddition
reaction cycloaddition reaction يعني لحظة هي قطعة
وهي قطعة ربما مثلا هذه ذرتين ربما هذه ثلاث أو
أربع بجربهم مع بعض في لحظة الإغلاق كم رابطة بعمل
رابطتين هذا بسميه Cycloaddition reaction ومنه
أنواع كثيرة منه أنواع كثيرة يعني و بحاجة إلى تفصيل
كبير الشغلة الثالثة بنسميها ring transformation
reaction يعني أنه بيكون في عندي حلقة هذه الحلقة
بخليها تفتح وتسكر بشكل جديد هذه الحلقة بتعمل ring
opening وبعدين ring closure يعني في الـ ring
transformation في عندي حلقة هالحلقة هذه لازم تفتح
وتسكر بوضع جديد يعني لو أنا بدي أفرجيكوا إياها
بمثال لو افترضت أن كل هذا جزء هي عندي حلقة واضح؟ و
خليني افترض هنا في عندي substituent الآن هذه
الحلقة فتحت سكرت من هنا صار عندي حلقة جديدة ولا لأ
صار عندي بالتأكيد حلقة جديدة الآن في الـ ring
transformation الحلقة لما بتفتح وبتسكر على حلقة
جديدة ممكن من ناحية المبدأ أن حلقة خمسية تفتح و
تسكر على حلقة خمسية يعني يظل عندي نفس حجم الحلقة
ممكن يصير عندي شيء بسميه ring contraction يعني
الحلقة الخمسية تصير مثلا ربعية أو ثلاثية الحلقة
الخمسية لو كبرت بيصير اسمه ring enlargement أو
ring expansion الخمسية تصير سداسية أو سباعية الآن
في أمثلة كثيرة وحنحاول نستعرض بعض الأمثلة على ring
transformation على نفس الحلقة أو لحلقة أصغر أو
لحلقة أكبر لكن لاحظوا معي أن غالبا الـ ring
transformations هدول ما بيكونوش شيء منهجي يعني
الإنسان بيدرسه لغرض تحضير حلقة معينة هم في الغالب
بيصيروا مع الباحثين بالمصادفة يعني بيكونوا بيعملوا
تفاعل معين بتفاجأة أنه الحلقة فتحت وتسكت بشكل
جديد ولذلك مرات كثيرة بنلاقيهم موجودين حتى تحت اسم
rearrangement أن الجزء فتح وأقعد يرتب نفسه بشكل
جديد وغالبا هدول بيصيروا مع الباحثين بشكل مفاجئ
يعني هو ما بيكونش شغال وفكر أن الحلقة هذه
الخمسية بدأ تفتح منها وتتسكر جديد هو بيعمل تفاعل
على طرف ما ربما من الحلقة بتفاجأة أن الحلقة فتحت و
تتسكرت بشكل جديد سواء كحلقة أكبر أو بساوي في الحجم
أو أصغر وإن شاء الله أنه هستعرض لكم يعني بعض
الأمثلة في هذا الموضوع حتى تحسوا في هذا الأمر يعني
إذا واجهكم في المستقبل وبالتأكيد ممكن وجدها أنه
نعطيكوا homework أن نقول كل واحدة تنزل على
المجلات مجرد ما تكتب ring transformation عن البني
آدم اللي بيصير معه شغل زيك في البحث هتلاحظوا أنه
عنوان العنوان تبعه Ring Transformation of
Heterocyclic Compounds
فلو كتبتوا في أي search كلمة ring transformation
هيطلع عندكم آلاف المقالات اللي ممكن توضحلكوا هذا
الكلام احنا إن شاء الله لما نمشي بهذا الترتيب نشرح
الـ cyclization reactions بعدين الـ cycle addition
reactions بعدين ring transformations بنستعرض بعض
الأمثلة وواجهتها بنطلب منكم انكم تجيبولنا أنتو من
خلال اجتهادكم وإنزالكم على المجلات أيضا أمثلة
إضافية في موضوع الـ Ring Transformation نقطة
البداية عندنا هتكون ايش؟ Cyclization Reactions
تفاعلات الإغلاق الحلقي الآن في عندنا عالم اسمه
Baldwin حط عدة قواعد لعملية الإغلاق يعني كيف نصنف
عملية الإغلاق ومش زمان هذا الكلام يعني تقريبا في
الـ 76 وصارت هذه مشهورة قواعد الإغلاق Baldwin's
Rule أو rules ومرات لما بيكون فيه احتمالين و الله
ممكن يسكر بهذا الشكل أو بهذا الشكل الناس اللي
بيدرسوا الموضوع بتاع معون كبير بيقولوا و الله هذا
الإغلاق أفضل من هذا الإغلاق يعني اتخيلوا هاي عندي
زي هيك مثلا هل الإغلاق بهذا الشكل أو لا بهذا الشكل
أو لا بهذا الشكل في عندي أكثر من ايش cyclization أو
possible cyclization فـ Baldwin rules قواعد بالدوين
بتوضح له كيف ممكن يكون هذا الإغلاق واّيش بنسمي
عملية الإغلاق الآن بالدوين لما اتكلم عن عملية الـ
cyclization جال في عنده طرفين طرف بده يسكر على
الطرف الثاني واضح طرف بده يسكر على الطرف الثاني
الآن ممكن نفترض الحالة الأولى أن هذا الطرف مثلا
نيوكليوفيل بده يسكر على الطرف اللي هنا نفترض هذا
C-Cl كنا تعلمنا أن النيكليوفايل بيهاجم على الكربون
وبيطرد الـ Cl إذا هنا substitution reaction واضح طيب
لما بالدوين بيسمي هذا الكلام كيف بيسميه أول شيء
بيكتب هنا رقم هو رقم الحلقة المتكونة طبعا هنا احنا
مش محددينها يعني لو افترضنا أن الحلقة اللي اتكونت
خماسية شو بده يكتب؟ الآن بعد هيك بيجي بتطلع على
الذرة اللي تم عليها الهجوم هذه الرابطة هل تحركت
للخارج حتى لو كسرت أو تحركت للداخل هنا تحركت
للخارج طلعت برا فبيكتب Exo بعدين بيجي بيسأل هذه
الذرع اللي تم عليها الإغلاق الـ geometry حواليها
tetrahedral يعني ربعية تتراهيدرال أو triangular
ثلاثية ترياجونال اللي فيها الـ double bonds أو
diagonal اللي فيهم الـ triple bonds اللي لينيار إذا
الهجوم يمكن أن يكون على carbon رباعية يعني بأربع
روابط أحادية أو في عند double bond وبالتالي الـ
geometry بتكون triangular أو على carbon فيها
triple bond الـ geometry بتكون linear أو diagonal
فبهذه الحالة إذا كانت حركة الخارج رابطة للخارج أقول
اكزو ترياجونال اكزو دياجونال لاحظوا معي أن لما
تكون عندي رابطة أحادية الرابطة الأحادية بتكسر تماما و
بتطلع كل الـ Y لكن لو كان عندي رابطة ثنائية زي ما
تكون هذه C ضب البند O بتنكسر بس رابطة واحدة منها
بتصير O minus وبعدين بتصير OH لو كانت رابطة
ثلاثية بس بتنكسر رابطة واحدة بيظل كم رابطة عيدي؟
اثنتين الآن الأمر الحقيقي السهل في حالة الهجوم اللي
موجود عندنا هنا هو أسهل شيء التتراجونال لكن لما
بيكون عندي رابطة ثنائية هنلاحظ أنه في عندنا
احتمالين هل يا ترى حسب طبيعة الرابطة الهجوم بده
يتم على الـ X و الحركة للخارج أو ممكن الهجوم يتم
على الـ Y و زوج الإلكترونات يتحرك في الداخل هذا
الكلام بالتأكيد هيعطيني حجمين مختلفين من الحلقات
يعني لما الهجوم هنا يتم على الـ X إذا افترضنا أن
هذه الحلقة خمسية لو الهجوم هنا تم على الـ Y شو
الحلقة الحادثية؟ سداسية كذلك الحال هنا ممكن يكون
الهجوم هيك على الـ X نفترض حلقة خمسية لو تم على الـ
Y حلقة سداسية وبالتأكيد أنا هنقول Indo
Indocyclization فانميز .. إيش اللي بنقصده بالـ
Exocyclization و إيش اللي بنقصده بالـ
Endocyclization في عندي Exocyclization و
Endocyclization الآن هل يا ترى هيمشي عند أكتر Exo
ولا Endocyclization المفروض أن أنتم بتقدروا
تجاوبوا على هذا الكلام يعني لو أنا بستعمل carbon
double bond carbon تقريبا الطرفين في الـ polarity
carbon و carbon بنكون احنا حقيقة مش عارفين هنشوف
مين في هال two carbons more electrophilic ممكن
الهجوم يطم عليها و بنفس الوقت برضه بنطلع على حجم
الحلقة تنسوش أن أنتم أخدتوا أن أنسب أحجام
الحلقات الخمسية والستاسية لأن الزاوية فيهم 128
مقارنة بالربعية زاوية التسعين بالثلاثية الستين
واضحة الفكرة فبناءً على ذلك لو هان عندي carbon و
carbon التفكير عندي بده يكون حذر أنه فعلا بده أفكر
هل هي الآطورة بده يتم عندي exocyclization ولا
endocyclization لكن مثلا من خبرتكم لو كانت هذه C
double bond O جدّاش أخدتوا addition reactions على الـ
C double bond O من الـ more electrophilic
carbon أتم الـ carbon ولا الـ oxygen الـ carbon و
لذلك كان دائما الهجوم على الـ carbon واضح فنفس
الكلام هيتكرر لو كانت C triple bond C هتفكروا كثير
هل الـ cyclization على هذا الموقع أو هذا الموقع لكن
لو كانت C triple bond N أنا الآن بقول لكم 99 وكسر
كمان في المئة على الـ C الهجوم مش على الـ N، واضح؟
فأكتر شيء هيمر معنى اللي هو الـ Indocyclizations في
C triple bond C و في C double bond C لكن مثلا الـ C
double bond O و C triple bond N هدولة غالبا بيصير
الهجوم فيهم على الـ carbon و بيكون عنده
exocyclization طبعا الأمثلة كثيرة احنا ما نستعجلش
و بنشوف الأمثلة في حينه طبعا هذا الكلام بيوضح لنا
أنه كل الـ Baldwin rules كانت عبارة عن رقم بوضع حجم
الحلقة كانت عبارة عن كلمة Exo endo اللي وضحنا إيش
معناها وكانت عبارة عن نوع الذرع اللي بتتم عليها
الهجوم Trigonal و Trigonal و Diagonal إذا الـ
Baldwin rules لما بتصنف عملية Cyclization كم رمز
هتعطيلي ثلاثة حجم الحلقة و Exo endo و نوع الذرع
اللي بتتم عليها الهجوم لو بدي مثال لو افترضت مثلا
أخدنا هذا المثال الآن و قلنا هي الـ oxygen هذه
عبارة عن الـ nucleophile و هي عندي C double bond O
وين هيتم الهجوم على الـ C و لا على الـ O؟ على الـ C
بهذا الشكل إذا كيف هتتحرك هذه؟ O و تصير O-H تهيألي
هذه الشغل عارفين addition to carbon double bond O
in aldehydes و هذا هو الناتج لأنه لما بدأ أصنف هذا
الـ cycleization شو بدأ أسميه الحلقة المتكونة إذا
five الحركة Exo هنا الجيومتري Trigonal بس إذا في
ضاب الـ Trigonal إذا هذا الـ cycleization five
واضح؟ هذا الـ cyclization five exo-trigonal الآن
لو شوفنا مثال ثاني المثال الثاني في OH و في carbon
الـ triple bond carbon لاحظوا هذا المثال بيغلب ليش؟
لأن ممكن الـ cyclization يتم هان و في هذه الحالة
الحلقة خماسية و ممكن الـ cyclization يتم هان و في
هذا الحلقة سداسية هذا بدنا نقول الكيمياء علم تجريبي
لأنها السنة بتجربة أي شيء بتقوله ليش؟ لأن الخماسي
و السداسي التنتين يعني من أفضل الحلقات في التكوين
فالإنسان قبل ما يعمل التفاعل بيكون مش عارف حقيقة
وين تم التفاعل، الآن عملوا التفاعل، فصلوا الناتج،
لاحظوا أن هذا الـ cycleization اللي تم هذا أي
cycleization؟ الـ Exo ولا الـ Indo؟ الـ اندو لاحظوا الـ
double bond هنا كان في عندي OH تطلع هذه الـ
carbon شايفينها هذه الـ carbon اللي هنا بتاعة الـ
triple bond كان عليها OH لأ إطلاقا الآن تمت
الحركة للداخل صارت C minus و الـ C minus صارت C H إذا
إيش نوع الـ cyclization هنا Indo ولا Exo؟ Indo
الآن الـ carbon اللي تم عليها الـ cyclization اللي
هي الـ carbon الثانية تبعت الـ triple bond طالما
triple bond إذا Diagonal جيومتر لها ولذلك هذا الـ
cyclization بنسميه six Indo Diagonal 6 اندو
Diagonal 6 لأن الحلقة سداسية اندو لأن الحركة
للداخل يعني تم الهجوم على الذرة الخارجية وتكوين
الحلقة الأكبر يعني دائما كلمة Exo تعني تكوين
الحلقة الأصغر وكلمة Endo تعني تكوين الحلقة الأكبر
يعني لو أجينا أعطيناكم زي هيك وقلنا لكم اعملوا لنا الـ
five اندو Diagonal اكتبوا الناتج five
Exo اكتبوا
الـ five Exo Diagonal product وقتها بدكم تقولوا أن
هذه الـ oxygen هاجمت هنا أن هذه تحمّلت على الـ carbon
اللي هنا و نكتب الناتج C
double bond O C واحدة و هنا الـ oxygen الهجوم تمها
الآن هانضل C
double bond A و H هذا زوج الإلكترونات اللي كانت
الرابطة هذا اللي احنا عاملينه هو اللي كان الرابط
اللي اتحركت بهذا الشكل هي الـ five Exo Diagonal و
هي الـ six Endo Diagonal product واضح؟ الآن اللي
بيكون بيعمل تجربة أو بيكون بيعمل مخطط بحث و بيقول
أنا بدي اعمل هذا التفاعل الأصل أنه يقول we expect
two products to be formed which one will be formed
this depends on the experiment هذا الكلام في نهاية
الكيمياء علم تجريبي يتكون هذا المركب و لهذا المركب
الله أعلم هنلاحظ أثناء دراستنا أنه كثير بتكون
ضالّين و عيلة الاحتمالات المختلفة للتفاعلات هي
الكيمياء بجزء كبير منها فكرة isomers و فكرة
احتمالات مختلفة للتفاعلات مرت معكم في مناطق كثير
و هتظل تتكرر معنا أثناء دراستنا في الـ heterocyclic
chemistry هاي مثلا في عندنا مثال جديد ممكن نفكر فيه
.. ممكن نفكر فيه هذا المثال فيه Oxygen خلينا نقول
الـ Oxygen Nucleophile الآن لو سألنا يا ترى كم
احتمال عندي للـ Cyclization هنا الأصل أن نقول ثلاثة
حتى لو هو ناقش احتمالين خلينا نشوف الاحتمالات اللي
ناقشها هو ناقش احتمال أن هذا الـ Oxygen اتهاجم على
هذا الـ Carbon و هنا بدو يصير Indo و هنا تجيني H كان H
موجودة هي الـ double bond واضح؟ إذا هجوم الـ oxygen
على هذا الـ carbon هو أحد الاحتمالات ولا لأ؟ شو
سمّيناها؟ five Indo و الهجوم على الـ Trigonal هنا لأن
هاي رابطتين و هنا فيه H و H هاي الـ Trigonal الآن هو
رسم الجزئ مجرد أنه رسمه بطريقة ثانية قال ما المانع و
ممكن نتخيل أن هذه كنا رسمينها لأعلى و هنا الـ
oxygen ما المانع أن هذه الـ oxygen اتهاجم على الـ
carbon تبعت الـ E star و في الـ E stars التفاعل
الأساسي في الأحماض و مشتقاتها إيش سميناها؟ هذه الكلمة
يعني ممنوع أنكم تنسوها بحياتكم لما جسمنا الـ
carbonyl compounds لنوعين جلّنا الـ aldehydes و الـ
ketones دائما مع بعض في شبطر الأحماض و مشتقاتها
دائما مع بعض في شبطر، ليش؟ لأن الـ aldehydes و الـ
ketones يميزهم شيء مشترك واحد و تفاعل الإضافة
الأحماض و مشتقاتها يميزها شيء مشترك واحد و تفاعل
الإبدال متذكرين؟ ولذلك لما كان مر عليكم على سبيل
المثال تفاعلين مشهورين و دائما تسألوا فيهم واحد
بيمر عندكم في الـ aldehydes و ketones و واحد في
الأحماض و مشتقاتها الـ aldol Claisen reaction الـ aldol
addition reaction الـ Claisen substitution reaction
واضح؟ ولذلك لو أنا هنا بدي أخد هذا الإغلاق الأصفر
أو أخلي الـ Oxygen اتهاجم على C double bond O شو
هتطرد الـ O Methane تفاعل الـ Ester تفاعل الـ Ester
Substitution هينتج عنده هذا الناتج طبعا هذه هتكون
خارج الـ Cyclization ربما هذا المثال بشكل الحالي
يجيب لكم أو يوضح لكم مشكلة من أهم الأمور اللي بتغلب
الطلاب اللي بتغلب الطلاب في الـ heterocyclic
chemistry على الإطلاق هذه النقطة أن يستطيع أي
إنسان أن يرسم الجزئ بطريقة معينة فيوحي لكم بإغلاق
معين بسهولة ويرسموا بطريقة ثانية فأنتم بيكون
الإغلاق يبين بعيد عنكم ولذلك بهذا الشكل لما حطّ ال
O جنب هذا ال carbon كان سهل عليكم تشوفوا الإغلاق
الآن ال O حطها بعيد عن هذا ال carbon واضح نفس هذا
المثال أنا كان ممكن أرسمه بطريقة هذه C double bond
O O مثل أطلع لفوق أخلي هذا C double bond C لبرا
هيها المتصلة مباشرة بعدها ماذا عندي CH2 كمان CH2
كمان O هذا هو نفس هذا هذا هو نفس هذا، مسكت هذه،
سحبت للأعلى، يعني لو على برنامج الرسم بالماوس،
بسحب هذه لأعلى، الآن بهذا الشكل، ماذا ال E حق اللي
أسرع على ذهنكم؟ أن هذه ال O وهي ال E star، نحن
مليون مرة عملنا تفاعل Oxygen على E star الآن خلّيني
أؤكد على هذه النقطة وهي من أهم المشاكل التي تواجه
الطالب في الكيميا الحلقية مرات كثيرة بيعتقد أنه
فاهم ويجي على الامتحان أنه فاهم لكن يمكن أفضل كلمة
أقولها لكم عشان يجيله الفكرة كيف يجيب
الشغلات على بعض وتسكر بالشكل الصحيح صدقوني ما ينفع
غير شغلة واحدة عارفين ماذا هي؟ رضا الله ورضى الوالدين
رضا الله ورضى الوالدين غير ذلك ممكن ما يجي على
بالكم الإغلاق الذي بده يتم وتصيروا تفكروا تشتغلوا
تكونوا بتعملوا ببحث معين لأنكم رسمتوا الجزيء بشكل
معين أوحى لكم بزاوية معينة يعني لو هذا الجزيء
مرسوم بهذا الشكل ربما الإيحاء الأسرع إلى ذهنكم هذا
ال cycleization هيعطيني نفس الناتج الذي هنا واضح أن
الحلقة خماسية وأن الـ cyclization اكزو اه ولذلك
هذا five اكزو ال triangular لأن هذا ال triangular
الآن لاحظوا معي أن رسم الجزء بهذه الطريقة يمكن
بيان أن بشكل واضح سايكلايزيشن ثاني ممكن يتم بسهولة
أن هذه double bond C double bond O وهذه C double
bond C ما المانع أن يجي ال cycleization هذا بهذا
الشكل وهذا تيجي للخارج وجت لو بدي أشوف ماذا
الناتج الذي بدي يكون الذي هو نفس هذا ال
cycleization الذي هذا الذي يتم على هذا الكربون و
اجت هذا الناتج الذي عندي حلقة رباعية ومن هنا ال
CH2 صارت single bond وأخذت H CH3C
O مثل هذا ما كتبوها ولذلك لما أنا بدي آجي أحكي كم
احتمال cyclization ممكن عندي في هذا المثال لحتى
الآن ضمن احتمالات الكيميا طالما carbon double bond
carbon ممكن أتمهانة بحلقة خمسية ممكن أتمهانة بحلقة
رباعية ممكن أتمهانة بحلقة خمسية ثانية طبعاً واحدة
بتقول نظرياً الجواب اه لو كان في XY ممكن أتمهانة
ممكن يتم على هذا ال oxygen إغلاق للداخل وهيعطينا
وجهة حلقة ربما سداسية لكن لما بكون عندي سيضة بال
bond O وأنا عارف شوية علم في الكيميا أن ال carbon
هي التي بده تكون electrophilic more than the
oxygen استثنيت الاحتمال الذي هنا واضح؟ لكن كرسم، لو
إنسان بده يرسم جميع الاحتمالات، النظرية للإغلاق في
هذا المُركّب، بده يرسم أكثر من احتمال، واضح؟
خلّينا نقول أقل تقدير هذه الاحتمالات التي موجودة،
هذا الاحتمال واضح، هذا واضح، هذا لو كنت الآن بده
أسميه الاحتمال، الذي هو بهذا الشكل
إذا for اكزو ترياجونال
for اكزو ترياجونال واضح؟ الآن هذه بتكون من أول
دراستنا للموضوع بتعطيكم فكرة أن دائماً تطلعوا على
الجزيء ترسموه بأكثر من طريقة تحطوا أكثر من احتمال
بالورقة والقلم الآن التجربة ماذا تطلع؟ الحلقة
الرباعية أو الخماسية أو السداسية ما تقولوا إطلاقاً أن
الحلقة الخماسية أو السداسية more stable وتستثنوا
الرباعية أو الثلاثية كثيراً مركبات فيهم حلقات ربعية و
مركبات ثابتة ومشهورة خذوا كل عيلة البنسالين إذا
مرت عليكم البنسالين مش عبارة عن ال beta lactam
ring وهذه حلقة رباعية أشهر المضادات الحيوية يعني
من أشهر اكتشافات الكيميا المركبات التي فصلت و
أخذت استعمال البنسالين البنسالين حلقة رباعية و
بالباع كأدوية والناس بتعالج فيه وما إلى ذلك ما
تستثنوا بالورقة والقلم احتمالات الآن على أرض
الواقع الله أعلم لما نحن بدنا نبدأ نشرح بالتأكيد
الآن بيصير الكلام عندكم واضح أن كيف أنا بدي أشرح
الـ cyclization reactions هابدأ بهذا النوع وهذا
النوع إبدال لأن أنا بطلع ال Y بعدين addition على
ال double bond سواء كانت carbon double bond oxygen
أو carbon triple bond أو carbon double bond carbon
أو ممكن أعمل substitution على carbon double bond
oxygen إذا كانت من عائلة الأحماض ومشتقتها بعدين
هروح على ال carbonTriple bond carbon و carbon
triple bond nitrogen و nitrogen triple bond carbon
فبناء على ذلك هيصير توزيع المحاضرات التي نحن
بنشرحهم بوضوح ال substitution أن عندي هنا مجموعة
بده أطردها هالوجين أو good leaving group بعد هيك
reaction at double bonds بعدين reaction at triple
bonds فماذا الذي هنبدأ فيهالـ Substitution
Reactions تفاعلات الإبدال على تتراجونال كربون
لو شفنا الموضوع لاحظوا في ناس اشتغلوا على هذا
الموضوع ومن هنا بتقدروا تشوفوا أهمية أنكم
تتعلموا طريقة من أنكم تتعلموا تحضير مركب معين أنا
الآن الطريقة عندي النوكليوفايل وإبدان صح؟ خلّيني
أقول هي الآن اتشتون يوكليوفايل و ال PR good living
group خلت الذرات تلاتة بعمل هنا ال cyclization بيصير
ولا ما بيصيرش و بطرد ال PR three exo tetragonal
cyclization بعمل هنا ال cyclization لو زيدت ذرة
four exo tetragonal cyclization بزيد كمان ذرة five
exo tetragonal six exo tetragonal فهذه الفكرة عامة
كم حلقة حضرنا منها لو بتطلعوا أزردين وأزتدين و
بيرولدين وبيبريدين كل أنواع الحلقات لكن حضرناهم
بفكرة واحدة التي هي فكرة ال cycleization أو ال
substitution at saturated carbon
الآن اعملوا دراسات للناس الذين اشتغلوا على هذا
الموضوع على قداش سرعة التفاعل اعتماداً على حجم
الحلقة لاحظوا أن لو يعتبروا مثلاً ال ring size
الحلقة الرباعية واحد الحلقة الخماسية بتكون أسرع في
التكون ب 6 في 10 و 4 يعني 60 ألف مرة من الحلقة
الرباعية هذا كلام منطقي نحن تعلمنا أن الخماسي
أفضل من الرباعي السداسية بال ألف مرة لاحظوا
السباعية مرتين يعني ضعيفة جداً الرباعية كنا ما عطيناها
هي ال reference التي قرأنا فيها خليناها واحد
الثلاثية سبعين ربما البعض يستغرب من أي منطقة أن
الثلاثية أكثر من الرباعية مع العلم لو أنتم بتاخدوا
الكلام بمنطق الزوايا وأن الزاوية التي مترايحة ال
109 أو 109.5 وهذه الخماسية 108 كلام منطقي
السداسية 120 كلام منطقي السبعية خلاص بتبعد وما
إلى ذلك الحلقات الكبيرة صعب التكوين صعب أنهم
يلتقوا مع بعض الأطراف البعيدة لكن السؤال الذي أنتم
ممكن تستغربوا أن الحلقة الرباعية زاويتها تسعين
الثلاثية زاويتها ستين فالتوقع الذي ممكن تتوقعوا أن
الرباعية تتكون أفضل من الثلاثية بهذا المثال بكل
الأحوال الثلاثية التي اتكونت هيأمر عليكم أمثلة
يكون الاحتمال ما بين حلقة رباعية وخماسية واتلاحظوا
الذي بتتكون الرباعية مش الخماسية Chemistry is an
experimental science بعدين تصيروا تفسروها تقولوا
thermodynamically control the product ولا كاينة
تكلف control the product ماذا كان هذا موضوع ثاني
لكن في كل الأحوال الأساس التجربة في الحلقات
الثلاثية لماذا بيقولوا الحلقات الثلاثية بتتكون؟
بعرفش إذا أحد منكم عمره فكر أن هال orbitals فعلاً
صعب جداً يعني لو أنا تخيلت الحلقة الثلاثية بهذا
الشكل ال orbitals صعب جداً تنضغط بزاوية 60 الآن أي
شيء مش قادر ينضغط ماذا يعمل؟ يطلع لبرا .. يطلع
لبرا ولذلك ال orbitals هنا بتيجيش بين ال carbon و
ال carbon ال orbitals هنا بتيجي للخارج بهذا الشكل
يعني تخيل هذه orbital وهذه orbital فتركيز
الإلكترونات بيكونش بين الذرتين بيكون للخارج وهنا
نفس الشيء هذه orbitals وهذه orbitals هنا نفس
الشيء هي orbitals وهي
orbitals الآن لاحظوا لو أنا بدي أشوف كل هذه ال
orbital الآن كثافة إلكترونية صارت في الخارج it
looks like banana زي الموزة شكل ال orbitals ولذلك
هذه بيسموها banana like orbitals يعني orbitals
بتشبه الموزة فلو أنتم بدكم تكتبوا تشوفوا كلام
أكثر عن الموضوع اكتبوا banana like orbitals ال
orbitals بتشبه ماذا الموزة طالع على برا مش جاي بين
الذرتين الآن لاحظوا هنا الزاوية أكبر ولا مش أكبر؟
أكبر من الـ 60 لأن الـ orbitals مستحيل تتضغط بهذا
الشكل، فالإلكترونات بتصير كثافتهم مش مباشرة بين
الذرتين بتصير طالعة على برا واضح؟ فهذا قد يكون جزء
من تفسير أنه يعني عامة بتشوفوا أن الحلقة الثلاثية
هنا طلعت ربما بنسب أو بسرعة أفضل حتى من الرباعية
الآن أيش بالظبط تكون أي حلقة و كيف تكون؟ هذا علم
كامل بحاجة لتفصيل. ما تنسى أن احنا لما أخذنا
الـ cyclobutane بداية قولنا the cyclobutane is not a
planar molecule. احنا ما بتكونش تنسوا اللي هي الـ...
ايش... بيشبه أيش؟ الـ cyclobutane، الـ butterfly
الفراشة. قولنا الـ cyclobutane مش زي هيك بنعمله، و
planar لأ بنعمله زي الفراشة، تخيلوا هيك زي الـ
butterfly. هذا درسناه في الـ geometry و أخذنا الحلقة
الخمسية. it is like an open envelope، و أخذنا الحلقة
السوداسية فيها conformations، it shares و both
conformations، و أشياء. هذا الكلام كله يرجع له في
دراسة الحلقات الأصلية. فالآن كيف بدها تصفى الزوايا
و أطوال الروابط في هذه الحلقات؟ هذا كلام بيدرسه
أكتر الناس بيدرسوه اللي بيدرسوا الـ molecular geometry
و بيعملوا لبعض المركبات x-ray. بالتالي بتلاقوهم
حاطين كل أطوال الروابط و كل زوايا الروابط، الزوايا
العادية و الـ dihedral angles. أشياء كثيرة. نأخذ مثال
ثاني. لحظوا هذا المثال. هذا المثال الجميل بالشكل
القاتم عندي carboxylate anion، carboxylate anion.
هذا الـ carboxylate anion بيهاجم هنا بيطرد الـ Br
هيعمل حلقة، و exo tetrahidrofuran. واضح الآن؟
انتبهوا معي وين بتكون الـ heterocycle؟ الكيمستري سهلة.
وين بتصعد لما أنا باجي أرسم لكم المثال بهذا الشكل
جاهز يعني أنا حاطط الـ nucleophile تماما عند الـ
electrophile. ولا أجمل! لكن لما أنا باجي أقول لكم
أنه والله عنده CH2 بر بعدين CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH يعني عملت الـ enamine و بعد هيك تتخيلوا كيف
لفيتوا الجزء، الجزء، جربت الـ O- عند هذا الكربون
اللي حامله Br عشان تم التفاعل، و لذلك بقول لكم
أنا أنه الـ heterocycle chemistry بدها خبرة يعني
بهذا الشكل، completely following equation، سهلة بهذا
الشكل، بالتأكيد هتبدو تحس أنه صعب، وين الـ nucleophile؟
وين الـ electrophile؟ كيف ألف الأشياء المرسومة؟
أحيانا ممكن يكون الجزء مرسوم و محطوطين الطرفين اللي
بدهم يعملوا cyclization أبعد ما يمكن على بعض آخر
ما يخطر على بالكم أن هدول بدهم ييجوا يعملوا
cyclization، و لذلك اللي بده يسهل على طلابه في
المستقبل لما بدرسوا الكيمياء، أفضل شيء أنه يرسم
الجزء بوضعية جيدة تتيح أن الطالب يشوف التفاعل
بطريقة بسيطة أو سهلة. هذا الكلام بيساعد على الفهم
لكن بنفس الوقت ممكن يكون له أثر ضار أنه على أرض
الواقع، لو إجا لهذا الطالب سؤال مش مرسوم بسهولة
ما تعودش يشغل مخه كثير واضح؟
الآن نأخذ مثال إضافي. بنسموه الـ Darzen Condensation
Reaction أو Darzen Reaction، و هذا الـ Darzen
Reaction بيحضروا فيه الـ Epoxides. بيحضروا فيه الـ
Epoxides. بتعرفوا الـ Epoxides اللي هي الحلقات
الثلاثية. شو الـ Darzen Reaction هذا؟ هو تفاعل كيتون
أو aldehyde. احنا، أنا أي CH اللي استعملناها؟ الديهيد
بنزل الديهيد. تفاعل كيتون أو الديهيد مع alpha halo ester
alpha halo ester. لو طلعت أنا عند سي دي بالبنت
أو أقفل هاي CH2 على موقع alpha عند halogen
فصار هذا alpha halo ester. يعرفنا إذا كيف alpha halo
ester. الآن هذا الـ alpha halo ester أكيد في الخطوة
الأولى تبع التفاعل بالفعل مع base. اتذكروا أن عندي
هنا في الأصل CH2 بين C=O و بين halogen.
الـ CH2 لبين تنتين C=O ولا بين C=
O و C≡N أو بين C=O و
Sulphur أو بين C=O و halogen شو سميناها؟
هذه CH2؟ activated methylene group فيها acidic
hydrogens. فبأبسط base تفقد هيدروجين صار عنده الآن ايون
سالب. صار عنده الآن ايون سالب. الآن هذا الايون السالب
زي ما تعلمتوا في الـ organic synthesis هذا الايون
السالب لما بدو يهاجم وين بدو يهاجم؟ على الـ C=
O و هذا تصير O- في المرحلة الأولى، و لو
سكرنا التفاعل بتصير OH. الآن خلوها تهاجم على الـ C
=O و تصير الـ O- هذا الجزء الأول
اللي هو Phenyl-C وحاملة H و O- اللي هو هذا
الجزء، و صار شايل معه الـ carbon اللي من هنا حاملة H
واحدة و CO2Et و حاملة هنا Ph و حاملة هنا Ph. الآن
سهل جدا علينا نفهم. سهل جدا علينا نفهم أن هذه الـ O-
مباشرة ممكن تهاجم و تطرد الـ Ph في 3-exo
tetragonal reaction صح ولا لأ؟ ليش 3؟ لأن
الحلقة المتكونة ثلاثية. exo لأن الـ Ph طردت
tetragonal لأن الكربون اللي تم عليها التفاعل
تتراجونال.
إذا هنا تم تفاعل بـ 3-exo-tetragonal reaction ولا
لأ؟ واضح؟ هنا حضرنا الـ epoxide. فالآن التحضير
عندنا بدأ شوية شوية يمشي للأمام. صار في الأول بدي
أعمل خطوة تحضيرية، أجهز القطع اللي بدي تعمل الـ
cyclization، و بعدين خطوة الـ cyclization. الآن احنا
بنقول في الـ heterocyclic chemistry شغلنا بده يشمل
الشغل ثاني. موضوعنا الـ cyclization هذا لكن عشان
أحضر هذا الجزء بدي الـ chemistry القديمة هذه، old
chemistry. هذه كيمياء قديمة. المفروض أن الطالب
يتعلمها من الأول. الآن لو يا ترى، لو يا ترى بدي
واحدة شاطرة من اللي بدأت تستوعب معنا موضوع
الاحتمالات و تفكر معنا، نتج ثاني لهذا التفاعل على
الـ C=O، لحظة، أنا الـ C=O
مخفية تماما، مخفية، حاطة على جانب ولا شيء ولا
مبينها، لكن لو أنا مجرد أن رسمت هذه C=O
أو Et و وجدت هذا، ما المانع أن يكون عندكم هذا
التفكير، و substitution، ما هو E+ سيطلع عندي حلقة
رباعية. واضح طبعا هو بيعتمد على نتائج التجربة لكن
في كل الأحوال أنتم بدكم يكون عندكم تفكير دائما
كبير في أكثر من احتمال. هذا الاحتمال وارد يعني زي ما
في substitution لـ halogen atom. في substitution
من ناحية المبدأ على الـ E+ stars. الآن بالتجربة و هذا
الـ Darzen reaction أنه المفضل الـ substitution على
الكربون اللي حامله الـ halogen. بس ما بدي الطالب
يكون ناسي أن في عندها احتمالات ثانية، و لو يعني من
الناحية النظرية ممكنة، و تؤدي إلى نتائج ثانية. و هذا
جزء سيبقى ملازم لكم في الـ heterocyclic chemistry
أنكم تفكروا بإيش بأكثر من احتمال. نأخذ مثال إضافي
بسيط. لو أخذنا هذا المركب و فعلنا مع RNH2 لحظة.
عملنا هذا، مثال سهل، خطوة تحضيرية، عملنا
substitution للـ Ph بـ RNH. الآن وين الـ nucleophile
الجديد الآن؟ اتسكر على الـ Ph هتعطيني حلقة ثلاثية
تهيألي. هذا المثال مثال بسيط و سهل
هيّلزمي تقريبا كمان دقيقتين تلاتة بعد إذنكم. هذا
تحضير كثير مهم اسمه five spinary effuran synthesis
هذا بيشتغل على alpha, halo, ketone مع beta, keto,
ester في وجود pyridine. لاحظوا معاه، بيعتمد على CH2
اللي هنا activated. الـ pyridine بيصحب منها بروتون لما
يصحب بروتون بدو يهاجم وين؟ على الـ oxygen هذه
خلوها OH بهذا الشكل. الآن لو سحبنا كمان بروتون ثاني
من نفس هذه الـ CH و عملنا tautomerism بتصير عندي الـ
O هذه -، الـ O هذه -. الآن هذه الـ O-
بتسكر على الـ Cl ولا لأ؟ إذا أنا عملت سحب بروتون
مرتين يعني هنا في عندي كم بروتون؟ اتنين. أول شيء
سحبت هذا البروتون و عملت الـ bond بعدين سحبت البروتون
التاني، صار عنده هنا -، هذا الـ - لو عملت له
tautomerism يعني حركته هنا و خلت هذه O- و خلتها
تسكر على الـ Cl شو طلع عندي؟ substituted furan. هذه
طريقة معروفة بنسميها احنا ايش؟
اعتمدت على إني سحبت كم بروتون من هذا الموقع؟
المنشط الـ activated اتنين، المرة الأولى و المرة
الثانية بعد ما تكونت هذه الـ intermediates سحبت
هنا كمان بروتون و عملت الـ enolate anion. هذا enolate
anion فحضرنا
الحقيقة في عندكم أكثر من مثال إضافي يعني
هذه مثلا CH2 activated لو سحبت منها بروتون صارت
minus هتهجم على الـ Cl شو تترد؟ الـ Cl الآن عندي هنا
كمان مثال هي CH2 activated لحظة هذا المثال هو نفس
هذالكن أنا أعدت رسمه عشان أفرجيكم كيف لما نرسمه
بطريقة سهلة الآن بهذا الشكل مش واضح لكم إنه أنا
بدي أكوّن ربما الـ nucleophile هنا و بدي أجيبه
يهاجم هنا هو نفس المثال لكن أنا أعدت رسمه بطريقة
سهلة هي الـ minus اللي بيصير هنا هتسهل هذا نفس هذا
لاحظوا كيف طريقة الرسم بتساعد
على الحل هذا أيضا نفس المثال، هذه الـ anions بدها
تهاجم على الكاربون، شو بدها تطرد؟ الـ PR كل هذه
الطرق substitution reactions ولا لأ؟ وتؤدي إلى
حلقات بالأشكال اللي احنا شوفناها وبهيك بننهي موضوع
الـ substitution reaction المرة الجاية بدو يكون إن
شاء الله موضوعنا على الـ reactions at double bonds
اللي هي addition reactions