للتكوين أم للكسر!!

طريقة مبتكرة لإنتاج فلوريد الأسيل في تفاعل عكسي باستخدام معدن نادر.
فلوريدات الأسيل ( Acyl fluorides) هي مركبات عضوية تحتوي على ذرة فلور ( F) في هيكلها (تكوينها)، هذه المركبات لفتت الانتباه مؤخرا كمواد تُحفَّز بالمعادن الانتقالية بسبب استقرارها و فعاليتها الانتقائية.
ومع ذلك فإن إنتاجها التجاري ما زال تحديًا، إذ وجدت مجموعة من الباحثين في طوكيو طريقةً لإنتاج مركب فلوريد الأسيل ( Acyl fluoride complex) من فلوريد الأسيل البسيط (simple Acyl fluoride) المتاح بشكل كبير عن طريق التفاعل العكسي مع معدن البلاديوم النادر في جوهر هذه العملية.

في الكيمياء العضوية جذبت المعادن الانتباه لدورها عاملًا مُحفِّزًا (catalyst) للعديد من التفاعلات، إذ تكون هناك رابطةٌ بين مادتين مختلفين مبدئيًّا، وهذا التفاعل معروف بتفاعل الازدواج المتبادل ( cross-coupling reaction).
فلوريد الأسيل ( Acyl fluoride) نوع خاصٌّ من مركبات الكربون التي تحتوي على الفلور(F) في هيكلها ( تكوينها)، و إنها في غاية الأهمية في العديد من تفاعلات الازدواج المتبادل ( cross-coupling reaction)، بسبب استقرارها و تفاعلها، و يتضح هذا في الكَمِّية المتزايدة من الأبحاث التي تفيد بأهميتها في هذا الموضوع.

بسبب دورها المحوري في تلك التفاعلات، فإن تكوُّنَ ( تركيب) فلوريد الأسيل ( Acyl fluoride) موضوعٌ بحثيٌّ مهمٌّ مستكشفٌ بوساطة الكيميائيين عالميًا، ابتكر العلماء العديد من الطرق لتركيب فلوريد الأسيل (Acyl fluoride) باستخدام عامل محفِّزٍ، لكنَّ استخدام فلوريد الأسيل البسيط ( simple Acyl fluoride) كاشفًا لتركيب فلوريدات الأسيل المعقدة(complex acyl fluoride) لم يُكتَشَف.

مساعد الأستاذ يوهي أوجيوارا، والأستاذ نوريو ساكاي، وشينتارو هوساكا، وهم مجموعة من العلماء من جامعة طوكيو للعلوم، سبق أن حددوا العديد من الطرق ( التقنيات) لتحويل فلوريد الأسيل (Acyl fluoride) باستخدام بلاديوم عاملًا مُحفِّزًا، وباستخدام تقنيات تشتمل على نزع رابطة الايسليه C-F من فلوريد الأسيل ، وكان من المثير للدهشة أن هذا التفاعل عكسيٌّ أيضًا، أيْ أنّ وجود البلاديوم يحفز إنشاء الرابطة أيضا.

هذا الاكتشاف شجع العلماء لتطوير استراتيجية لتحضير فلوريد الأسيل ( Acyl fluoride).
يقول دكتور أوجيوارا وهو العالم الرائد في هذه الدراسة، في آخر تقرير نشره في مجلة الفلزات العضوية (Organometallics): تصورنا أن انعكاسية كسر وتكوين الرابطة بين الكربون والفلور في مركبات الأسيل ربما يكون الجواب لمعضلة تكوين فلوريد الأسيل. و قد فضلوا استخدام عامل مُحفِّزِ بلاديوم أو فوسفين، لتكوين مجموعة متنوعة من فلوريد الأسيل بدءًا من فلوريد الأسيل البسيط المتوفر تجاريًّا – يدعى فلوريد البنزويل – مصدرًا للفلورين.

تتضمن هذه الطريقة الجديدة تفاعل التبادل الأسيلي (acyl-exchange reaction)، إذ يُحفَّز التفاعل بين فلوريد البنزويل (benzoyl fluoride) والبنزويك منزوع الماء (benzoic anhydride) بوساطة البلاديوم. البنزويك أنهيدريد( benzoic anhydride) هو جزء من فئة فرعية أكبر من المركبات المعروفة باسم الأنهيدريد الحمضي (acid anhydrides)، والتي تتكون من مجموعتين من الأسيل مرتبطتين بذرة الأكسجين نفسها. لذلك؛ كان هذا المركب مصدرًا مثاليًّا لمجموعات الأسيل.

وجد الباحثون أن التفاعل أدى إلى إنتاج كمياتٍ كافيةٍ من فلوريد الأسيل المعقد( complex acyl fluoride) كما رغبوا، باختبار العديد من المواد المحفِّزة و الركائز ( المادة المتفاعلة)، وأكدوا أن فلوريد البنزويل(benzoyl fluoride)، وأنهيدريد البنزويك(benzoic anhydride)، والبلاديوم توفر بالفعل أفضل النتائج. و مع ذلك يمكن تحقيق فلوريد الأسيل المعقد باستخدام الركائز ( المادة المتفاعلة)، وبالتالي فإن هذا التفاعل فعال ويسمح بإعداد مجموعة متنوعة من فلوريد الأسيل الأكثر تعقيدِا. ويقول البروفيسور ساكاي “إن هذا التفاعل، في جوهره، يتواصل عبر انقسام(انشقاق) وتشكيل (تكوين) رابطة أسيل C – F في مركز البلاديوم”.

باستخدام هذه الطريقة المبتكرة، نجح الدكتور أوجيوارا وفريقه في الحصول على 10 أنواع أو أكثر من فلوريد الأسيل من المصدر فلوريد البنزويل، مما يدل على كفاءة هذه التقنية. فلوريد الأسيل يمثل مصدرًا جاذبًا للفلورين.
يقول بروفيسور ساكاي: ” تمثل هذه الدراسة أول بروتوكول عملي لاستخدام فلوريد الأسيل المتاح تجاريًا كاشفًا للفلورة(fluorination reagent )، وتوليد جيل تحفيزي لمجموعة متنوعة من فلوريد أسيل ذي القيمة المضافة”. إن انعكاس كسر و تكوين C-F هو أبرز ما في هذه الدراسة، ويمكن أن تجد العديد من التطبيقات الصناعية.

ترجمة: منى إبراهيم.
مراجعة علمية: فاطمة خالد.
تقويم لغوي: أسامة نتوف.