BM cũng đã soạn một bài về vấn đề này góp vui nhân sinh nhật !!! hehe ! post lên luôn cho anh em thảo luận !!!
Felkin – Anh model !
1. Lược sử: Mô hình Felkin – Anh là một trong những mô hình tiến bộ khi xét một phản ứng có tính diastereoselectivity, nhưng lưu ý, trong thời điểm hiện tại, mô hình này cũng chưa phải là mô hình tiến bộ nhất, nhưng nó được xem như là mô hình hoàn thiện nhất cho một organic chemist khi phân tích cơ chế hay lập thể của phản ứng bằng những công cụ thô sơ nhất như đôi tay, bộ não, cây viết và tờ giấy !!! Phương pháp này chưa hề đụng đến một lĩnh vực đang là xu hướng của hóa học lý thuyết, đó là computational chemistry!
Ngoài mô hình Felkin – Anh, còn có một số mô hình trước và sau đứng về mặt thời gian:
Người đầu tiên đá động đến hoá lập thể chính là Fischer, nhưng thời của ông, thì mức độ hoá lập thể chỉ dừng ở việc xác định cấu trúc không gian theo mô hình tetrahedral, trigonal, digonal, chứ chưa phát triển hai khái niệm stereospecific với stereoselectivity ! Đến thời của Cram, thì ông đã đưa ra được một qui tắc riêng cho hoá lập thể, đó là qui tắc Cram trong việc xét chiều hướng tấn công (stereoselectivity) vào nhóm Carbonyl !
Và mãi sau này, Felkin mới là người tiên phong đưa hoá mô hình (hay hoá lý thuyết mô hình) vào việc xét các giai đoạn cũng như yếu tố stereoselectivity của phản ứng, đặc biệt vẫn xoay quanh phản ứng của carbonyl group ! Sau đó Nguyễn Trọng Anh là người hoàn thiện dẫn lý thuyết của Felkin và ông dần dần đưa hoá mô hình hẳn vào hữu cơ, chính ông là giai đoạn chuyển tiếp cho việc xét một tiến trình phản ứng hữu cơ bằng công cụ computer qua việc phân tích các cấu trạng (conformational analysis). Và đứng tại thời điểm hiện tại, với sự can thiệp rất nhiều từ phía computer, các phản ứng xảy ra gần như đều có những công cụ lý thuyết để giải thích !
tuy nhiên, nếu xét ở một mức độ linh động nào đó, chúng ta không thể đi cùng với máy tính nhiều, và như đã biết, để lập trình một process tính cho một phản ứng đơn giản với những chương trình hiện đại cũng tốn rất nhiều thời gian (thông thường từ 48h trở lên tuỳ phản ứng) !
Chính vì vậy, những mô hình thủ công trở nên là người bạn thân thuộc nhất đối với một nhà hoá học hữu cơ ! Và mô hình Felkin – Anh trở nên đúng đắn nhất trong điều kiện lịch sử bây giờ !!!
2.Những khái niệm cơ bản về diastereoselectivity: Chính từ diastereoselectivity cũng đã cho ta thấy bản chất của phản ứng, đó chính là sự chọn lọc lập thể, người ta còn gọi sản phẩm của phản ứng này là single diastereoselectivity, có nghĩa là phản ứng nếu làm việc với chất có Carbon bất đối thì không bao giờ cho ra hỗn hợp racemic toàn phần. Còn nếu chỉ là yếu tố lập thể không quang hoạt thì sản phẩm của phản ứng có cấu trúc hình học trong không gian rất rõ ràng !
a.Stereospecific reaction: phản ứng mà trong đó theo cơ chế, lập thể của starting material quyết định lập thể của product.
b.Stereoselective reaction: phản ứng mà trong đó sản phẩm là stereoisomers được tạo thành ưu thế theo một con đường thuận lợi về mặt lập thể hay tổng quát hơn là thuận lợi về mặt năng lượng, có thể trong cơ chế xuất hiện nhiều hướng đi, nhưng hướng (path way) tạo sản phẩm ưu tiên hơn các hướng khác.
3.Một số ví dụ:
a.Các ví dụ cho stereospecific reactions:
Đầu tiên là phản ứng quen thuộc nhất vì cơ chế của nó luôn đi đầu trong các sách hữu cơ thông thường, đó là phản ứng thế SN2. Trong phản ứng này, đảo ngược lập thể của starting material sẽ là lập thể của product.
Phản ứng thứ hai là elimination E2, định hướng tách của hai nhóm trong substrate sẽ anti – periplanar (ap structure), như vậy, cấu trúc của starting material cũng quyết định stereo của product.
trong phản ứng E2 ở trên, Br sẽ tách ra cùng với H, và conformation phải xoay sao cho hai group này anti – periplanar nhau, như thế mới xảy ra sự tách, chính sự change conformation đó dẫn đến changing stereo.
Rồi phản ứng electrophilic addition vào double bond alkene cũng là một stereospecific reaction. Ta đã biết, hướng tác kích của tác nhân sẽ anti nhau, và như thế, sẽ tạo ra các conformation khác nhau.
như vậy chúng ta đã nêu đủ ba đại diện substitution, addition, và elimination trong hoá học hữu cơ.
b.stereoselectivity reaction:
Đầu tiên là phản ứng E1, định hướng tách E1 là tạo ra một alkene bền, chính vì vậy, phản ứng sau cũng được xem là stereoselectivity:
hay phản ứng nucleophilic attack vào cyclic ketone, nếu như nucleophile nhỏ thì sẽ ưu tiên tấn công axial, còn nếu lập thể lớn thì ưu tiên tấn công equatorial.
Hay phản ứng nữa là epoxidation cyclic alkene, đây cũng là phản ứng mang tính stereoselectivity, bình thường, vòng epoxi sẽ tạo ra ở phía (mặt) có chướng ngại lập thể ít nhất, nhưng khi có liên kết yếu, chẳng hạn như Hydrogen làm bền lone-pair trên Oxygen epoxi thì lập tức lập thể sẽ ưu tiên tạo ra liên kết yếu đó.
Đó là toàn bộ những khái niệm cơ bản ngoài rìa, mục đích để chúng ta nắm được khái niệm về diastereoselectivity.
Còn nữa, nãy giờ chưa có gì gọi là Felkin - Anh model cả !!!
Chúc mừng sinh nhật chemvn