Ring-closing metathesis
રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ (આર. સી. એમ.) એ કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં ઓલેફિન મેટાથેસિસની વ્યાપક રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી વિવિધતા છે, જે બે અંતિમ આલ્કીન્સના ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર મેટાથેસિસ દ્વારા વિવિધ અસંતૃપ્ત રિંગ્સના સંશ્લેષણ માટે છે, જે ઇ-અથવા ઝેડ-આઇસોમર્સ અને અસ્થિર ઇથિલિન તરીકે સાયક્લોઆલ્કિન બનાવે છે. સૌથી સામાન્ય રીતે સંશ્લેષિત રિંગ કદ 5 થી 7 અણુઓ વચ્ચે હોય છે; જો કે, નોંધાયેલા સંશ્લેષણમાં 45 થી 90 સભ્યોના મેક્રોહેટેરોસાઇકલ્સનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ ધાતુ-ઉત્પ્રેરિત હોય છે અને મેટાલાસીક્લોબ્યુટેન મધ્યવર્તીમાંથી પસાર થાય છે. તે સૌપ્રથમ 1980 માં ડીડર વિલેમિન દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું જેમાં એક્સાલ્ટોલાઇડ અગ્રદૂતના સંશ્લેષણનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું હતું, અને બાદમાં રોબર્ટ એચ. ગ્રુબ્સ અને રિચાર્ડ આર. સ્ક્રોક દ્વારા લોકપ્રિય બન્યું હતું, જેમણે 2005 માં યવેસ ચાઉવિન સાથે, ઓલેફિન મેટાથેસિસમાં તેમના સંયુક્ત કાર્ય માટે રસાયણશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર મેળવ્યો હતો. આરસીએમ એ કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રીઓમાં રિંગ્સની રચનામાં તેની કૃત્રિમ ઉપયોગિતાને કારણે પ્રિય છે, જે અગાઉ અસરકારક રીતે પહોંચવું મુશ્કેલ હતું અને વ્યાપક સબસ્ટ્રેટ અવકાશ હતો. એકમાત્ર મુખ્ય આડપેદાશ ઇથિલિન હોવાથી, આ પ્રતિક્રિયાઓને અણુ આર્થિક પણ ગણી શકાય, જે લીલા રસાયણશાસ્ત્રના વિકાસમાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ચિંતા છે. રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ પર ઘણી સમીક્ષાઓ પ્રકાશિત કરવામાં આવી છે. રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસનું પ્રથમ ઉદાહરણ 1980માં ડીડર વિલેમિન દ્વારા નોંધવામાં આવ્યું હતું જ્યારે તેમણે રીંગના કદ (A) ના આધારે 60-65% ઉપજમાં WCl6/Me4Sn ઉત્પ્રેરક મેટાથેસિસ સાયક્લાઇઝેશનનો ઉપયોગ કરીને એક્સાલ્ટોલાઇડ અગ્રદૂતનું સંશ્લેષણ કર્યું હતું. પછીના મહિનાઓમાં, જિરો ત્સુજીએ WCl6 અને ડાઇમિથાઇલટાઇટેનોસીન (Cp2TiMe2) દ્વારા સામાન્ય 17.9% ઉપજ (B) માં ઉત્પ્રેરિત મેક્રોલાઇડની તૈયારીનું વર્ણન કરતી સમાન મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાની જાણ કરી. ત્સુજી ઓલેફિન મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાને "કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં સંભવિત ઉપયોગી" તરીકે વર્ણવે છે અને વિવિધ કાર્યાત્મક જૂથોને સહન કરવા માટે વધુ બહુમુખી ઉત્પ્રેરકના વિકાસની જરૂરિયાતને સંબોધિત કરે છે. 1987માં, સિગફ્રીડ વાર્વેલ અને હંસ કૈટકરે ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ માટે Al2O3 અને Me4Sn પર Re2O7નો ઉપયોગ કરીને 58-74% ઉપજમાં C14, C18 અને C20 ડાયન્સ તેમજ 30 ટકા ઉપજમાં C16 પરવડી શકે તે માટે સાઇક્લોઓલિફિન શરૂ કરવાના ક્રોસ-મેટાથેસિસ ડાયમેરાઇઝેશન દ્વારા સમપ્રમાણ મેક્રોસાઈકલનું સંશ્લેષણ પ્રકાશિત કર્યું હતું. તેની પ્રારંભિક શોધના એક દાયકા પછી, ગ્રુબ્સ અને ફૂએ 1992માં બે પ્રભાવશાળી અહેવાલો પ્રકાશિત કર્યા હતા, જેમાં આર. સી. એમ. દ્વારા ઓ-અને એન-હેટેરોસાઇકલ્સના સંશ્લેષણની વિગતવાર માહિતી આપવામાં આવી હતી, જેમાં સ્ક્રોકના મોલિબ્ડેનમ એલ્કિલિડીન ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે ટંગસ્ટન ક્લોરાઇડ ઉત્પ્રેરક કરતાં વધુ મજબૂત અને કાર્યાત્મક જૂથ સહિષ્ણુ સાબિત થયા હતા. કૃત્રિમ માર્ગે સહેલાઈથી ઉપલબ્ધ પ્રારંભિક સામગ્રીમાંથી ઉચ્ચ ઉપજ (89-93%) માં ડાયહાઇડ્રોપાઇરેન્સ સુધી પહોંચવાની મંજૂરી આપી હતી. વધુમાં, અવેજી પાયરોલાઇન્સ, ટેટ્રાહાયડ્રોપાઇરિડિન્સ અને એમાઇડ્સના સંશ્લેષણને સામાન્યથી ઉચ્ચ ઉપજ (73-89%) માં સચિત્ર કરવામાં આવ્યું હતું. ચક્રાકાર પ્રતિક્રિયા માટેનું પ્રેરક બળ પ્રારંભિક સામગ્રીના એક અણુ દીઠ બે અણુઓ બનાવીને એન્ટ્રોપિક અનુકૂળતાને આભારી હતું. બીજા પરમાણુ, ઇથિલિન, એક અત્યંત અસ્થિર વાયુની ખોટ, લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર પ્રતિક્રિયાને આગળની દિશામાં લઈ જાય છે. 1993માં, ગ્રુબ્સ અને અન્યોએ મોલિબ્ડેનમ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને કાર્બોસાઇકલ સંશ્લેષણ પર માત્ર એક અહેવાલ પ્રકાશિત કર્યો ન હતો, પરંતુ મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાઓ માટે નવીન રુથેનિયમ કાર્બાઇન સંકુલના પ્રારંભિક ઉપયોગની પણ વિગતવાર માહિતી આપી હતી, જે પાછળથી તેની અસાધારણ ઉપયોગિતાને કારણે લોકપ્રિય ઉત્પ્રેરક બન્યું હતું. મોલિબ્ડેનમ ઉત્પ્રેરકથી વિપરીત, રુથેનિયમ ઉત્પ્રેરક હવા અને ભેજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી. રુથેનિયમ ઉત્પ્રેરક, જે ગ્રુબ્સ ઉત્પ્રેરક તરીકે વધુ સારી રીતે ઓળખાય છે, તેમજ મોલિબ્ડેનમ ઉત્પ્રેરક અથવા સ્ક્રોક્સ ઉત્પ્રેરક, આજે પણ આરસીએમ સહિત ઘણી મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાઓ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. એકંદરે, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે ધાતુ-ઉત્પ્રેરક RCM પ્રતિક્રિયાઓ C-C બંધ બનાવવાની પ્રતિક્રિયાઓમાં ખૂબ જ અસરકારક હતી, અને કાર્બનિક સંશ્લેષણ, રાસાયણિક જીવવિજ્ઞાન, સામગ્રી વિજ્ઞાન અને અન્ય વિવિધ ક્ષેત્રોમાં અસંતૃપ્ત અને અત્યંત કાર્યાત્મક ચક્રીય એનાલોગની વિશાળ વિવિધતા મેળવવા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ સાબિત થશે. મિકેનિઝમ જનરલ મિકેનિઝમ સંક્રમણ ધાતુ-ઉત્પ્રેરક ઓલેફિન મેટાથેસિસ માટેની પદ્ધતિ છેલ્લા ચાલીસ વર્ષોમાં વ્યાપકપણે સંશોધન કરવામાં આવી છે. આરસીએમ અન્ય ઓલેફિન મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાઓ જેવા કે ક્રોસ મેટાથેસિસ (સીએમ), રિંગ-ઓપનિંગ મેટાથેસિસ પોલિમરાઇઝેશન (આરઓએમપી) અને એસાયક્લિક ડાઇન મેટાથેસિસ (એડીએમઈટી) જેવા સમાન યાંત્રિક માર્ગમાંથી પસાર થાય છે. ઉત્પ્રેરક ચક્રના તમામ પગલાંઓને ઉલટાવી શકાય તેવું માનવામાં આવે છે, તેથી પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ અને સબસ્ટ્રેટ્સના આધારે આમાંના કેટલાક અન્ય માર્ગો માટે આરસીએમ સાથે આંતરછેદ કરવું શક્ય છે. 1971માં, ચૌવિને [2 + 2] સાયક્લોડેશન દ્વારા મેટાલાસીક્લોબ્યુટેન મધ્યવર્તીની રચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો, જે પછી સમાન આલ્કીન અને ઉત્પ્રેરક પ્રજાતિઓ (બિનઉત્પાદક માર્ગ) પેદા કરવા માટે સાયક્લોએલિમિનેટ કરે છે, અથવા નવી ઉત્પ્રેરક પ્રજાતિઓ અને આલ્કિલિડેન (ઉત્પાદક માર્ગ) ઉત્પન્ન કરે છે. આ પદ્ધતિ રસાયણશાસ્ત્રીઓમાં વ્યાપકપણે સ્વીકૃત થઈ છે અને આર. સી. એમ. પદ્ધતિ માટેના નમૂના તરીકે કામ કરે છે. ઉત્પ્રેરકના એલ્કીન લિગાન્ડને સબસ્ટ્રેટ સાથે બદલીને પ્રારંભ થાય છે. આ પ્રક્રિયા [2 + 2] સાયક્લોડેશન અને સાયક્લોએલિમિનેશનના એક રાઉન્ડ દ્વારા નવા આલ્કિલિડીનની રચના દ્વારા થાય છે. ફોસ્ફીન લિગાન્ડનું જોડાણ અને વિઘટન પણ ગ્રુબ્સ ઉત્પ્રેરકના કિસ્સામાં થાય છે. આર. સી. એમ. પ્રતિક્રિયામાં, આલ્કાઈલિડિન એ જ પરમાણુ પર બીજા પ્રતિક્રિયાશીલ ટર્મિનલ આલ્કીન સાથે ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર [2 + 2] સાયક્લોડેશનમાંથી પસાર થાય છે, પ્રારંભિક સામગ્રીના બીજા પરમાણુના આંતર-પરમાણુ ઉમેરાને બદલે, એક સામાન્ય સ્પર્ધાત્મક બાજુ પ્રતિક્રિયા જે પોલિમરાઇઝેશન તરફ દોરી શકે છે. જ્યારે અસ્થિર ઇથિલિનનું નુકસાન એ આર. સી. એમ. માટે પ્રેરક બળ છે, તે સ્પર્ધાત્મક મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા પણ પેદા થાય છે અને તેથી તેને પ્રતિક્રિયાનું એકમાત્ર પ્રેરક બળ ગણી શકાય નહીં. થર્મોડાયનેમિક્સ પ્રતિક્રિયા ચોક્કસ પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ, ઉત્પ્રેરક અને સબસ્ટ્રેટના આધારે ગતિ અથવા થર્મોડાયનેમિક નિયંત્રણ હેઠળ હોઈ શકે છે. લેક્ટોન રિંગ્સની રચના પર ઈલુમિનેટી અને મેન્ડોલિની દ્વારા દર્શાવ્યા મુજબ, સામાન્ય રિંગ્સ, 5-થી 7-સભ્યોની સાયક્લોઆલ્કીન, રચના માટે ઉચ્ચ વલણ ધરાવે છે અને ચક્રીય ઉત્પાદનોની એન્થાલ્પિક અનુકૂળતાને કારણે ઘણીવાર વધુ થર્મોડાયનેમિક નિયંત્રણ હેઠળ હોય છે. 5 અને 8 અણુઓ વચ્ચેની નાની વીંટીઓ, નીચલા વીંટી તાણને કારણે મધ્યમથી મોટી વીંટીઓ પર થર્મોડાયનેમિક રીતે વધુ અનુકૂળ હોય છે. રીંગ તાણ અસામાન્ય બંધ ખૂણાઓમાંથી ઉદભવે છે, જેના પરિણામે રેખીય પ્રતિરૂપની તુલનામાં દહનની વધુ ગરમી થાય છે. જો આર. સી. એમ. ઉત્પાદનમાં તણાવગ્રસ્ત ઓલેફિન હોય, તો નવા રચાયેલા ઓલેફિનના રીંગ-ઓપનિંગ મેટાથેસિસ પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા પોલિમરાઇઝેશન પ્રાધાન્યક્ષમ બને છે. ખાસ કરીને મધ્યમ રિંગ્સમાં વધુ રિંગ તાણ હોય છે, જે ભાગ્યે જ રિંગની વિરોધી બાજુઓમાંથી વધુ ટ્રાન્સએન્યુલર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને કારણે હોય છે, પરંતુ અણુને એવી રીતે દિશા આપવાની અસમર્થતા પણ હોય છે કે જેથી દંડાત્મક ગૌચ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને અટકાવી શકાય. જો ઉત્પાદનો ઉત્પ્રેરક ચક્રમાં ફરીથી પ્રવેશ કરી શકતા નથી અથવા સંતુલન દ્વારા આંતરપરિવર્તન કરી શકતા નથી, તો આર. સી. એમ. ને ગતિશીલ પૂર્વગ્રહ હોવાનું માનવામાં આવે છે. ગતિશીલ ઉત્પાદનનું વિતરણ મોટે ભાગે આરસીએમ ઉત્પાદનો તરફ દોરી શકે છે અથવા ઓલિગોમર્સ અને પોલિમર તરફ દોરી શકે છે, જે મોટાભાગે નાપસંદ કરવામાં આવે છે. સંતુલન વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ ઉત્પ્રેરકોના આગમન સાથે, સંતુલન આર. સી. એમ. ઘણી વાર જોવા મળે છે જે વધુ ઉત્પાદન વિતરણ તરફ દોરી શકે છે. વિવિધ સ્પર્ધાત્મક સંતુલન પ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ કરવા માટે તંત્રને વિસ્તૃત કરી શકાય છે તેમજ પ્રતિક્રિયા માર્ગ પર વિવિધ આડપેદાશો ક્યાં રચાય છે તે સૂચવી શકાય છે, જેમ કે ઓલિગોમર્સ. પ્રતિક્રિયા હજુ પણ થર્મોડાયનેમિક નિયંત્રણ હેઠળ હોવા છતાં, પ્રારંભિક ગતિ ઉત્પાદન, જે પ્રારંભિક સામગ્રીનું ડાયમેરાઇઝેશન અથવા ઓલિગોમેરાઇઝેશન હોઈ શકે છે, તે ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાના પરિણામે પ્રતિક્રિયાની શરૂઆતમાં રચાય છે. ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં વધારો પણ ઓલેફિન ઉત્પાદનોને ઉત્પ્રેરક પર બિન-અંતિમ આલ્કીન ઉમેરા દ્વારા ઉત્પ્રેરક ચક્રમાં ફરીથી પ્રવેશવાની મંજૂરી આપે છે. તણાવગ્રસ્ત ઓલેફિનમાં વધારાની પ્રતિક્રિયાત્મકતાને કારણે, ઉત્પાદનોની સંતુલન વહેંચણી જોવા મળે છે; જો કે, આ સંતુલનને ઇચ્છિત આરસીએમ ઉત્પાદનની તરફેણમાં ઉત્પાદન ગુણોત્તરને ઉલટાવવા માટે વિવિધ તકનીકો દ્વારા ખલેલ પહોંચાડી શકાય છે. એક જ પરમાણુ પર પ્રતિક્રિયાશીલ જૂથો એકબીજા સામે આવવાની સંભાવના રિંગના કદના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોવાથી, રિંગનું કદ વધવાની સાથે જરૂરી ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર સાયક્લોડેશન વધુને વધુ મુશ્કેલ બને છે. આ સંબંધનો અર્થ એ છે કે મોટી વીંટીઓનું આર. સી. એમ. ઘણીવાર આંતરઆણ્વિક પ્રતિક્રિયાઓ ઘટાડવા માટે ઉચ્ચ મંદન (0.05-100 એમ. એમ.) (એ) હેઠળ કરવામાં આવે છે; જ્યારે સામાન્ય વીંટીઓનું આર. સી. એમ. વધુ સાંદ્રતામાં કરી શકાય છે, દુર્લભ કિસ્સાઓમાં પણ સ્વચ્છ. સંતુલન પ્રતિક્રિયાને ઇચ્છિત થર્મોડાયનેમિક ઉત્પાદનોમાં તાપમાન (બી) વધારીને, પ્રતિક્રિયા મિશ્રણની સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો કરીને અને તેથી થર્મલ ગતિમાં વધારો કરીને, તેમજ પ્રતિક્રિયા સમય (સી) માં વધારો અથવા ઘટાડો કરીને ચલાવી શકાય છે. ઉત્પાદનની રચનાને નિયંત્રિત કરવામાં ઉત્પ્રેરક પસંદગી (ડી) પણ નિર્ણાયક હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. રિંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક ઉત્પ્રેરક નીચે દર્શાવેલ છે. પ્રતિક્રિયા અવકાશ એલ્કીન સબસ્ટ્રેટ રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ એ 5-30 સભ્ય રિંગ્સ, પોલીસાઈકલ્સ અને N, O, S, P અને તે પણ Si જેવા અણુઓ ધરાવતા હેટેરોસાઈકલ્સના સંશ્લેષણમાં ઉપયોગિતા દર્શાવી છે. આધુનિક આર. સી. એમ. પ્રતિક્રિયાઓની કાર્યાત્મક જૂથ સહિષ્ણુતાને કારણે, ઇપોક્સાઇડ, કીટોન, આલ્કોહોલ, ઈથર, એમાઇન, એમાઇડ અને અન્ય ઘણા કાર્યાત્મક જૂથોની શ્રેણી ધરાવતા માળખાકીય રીતે જટિલ સંયોજનોનું સંશ્લેષણ અગાઉની પદ્ધતિઓ કરતાં વધુ સરળતાથી પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન હેટેરોસાઇકલ્સ કુદરતી ઉત્પાદનો અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સમાં તેમની વિપુલતાને કારણે પ્રભુત્વ ધરાવે છે. કેટલાક ઉદાહરણો નીચે દર્શાવવામાં આવ્યા છે (લાલ આલ્કીન RCM દ્વારા રચાયેલા C-C બંધને સૂચવે છે). ટર્મિનલ આલ્કીન્સ ઉપરાંત, ત્રિ-અને ટેટ્રાસબ્સ્ટિટ્યુટેડ આલ્કીન્સનો ઉપયોગ આર. સી. એમ. પ્રતિક્રિયાઓમાં અવેજી ચક્રીય ઓલેફિન ઉત્પાદનોને પરવડી શકે તે માટે કરવામાં આવે છે. રિંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસનો ઉપયોગ નવા ટર્મિનલ આલ્કીનનું ઉત્પાદન કરવા માટે આલ્કાઇન ધરાવતી રિંગ્સને ચક્રીય બનાવવા માટે પણ કરવામાં આવે છે, અથવા સાયકલ બનાવવા માટે બીજા ચક્રીયકરણમાંથી પણ પસાર થાય છે. આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાને વધુ ઔપચારિક રીતે એનાઇન રિંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ઇ/ઝેડ પસંદગી RCM પ્રતિક્રિયાઓમાં, બે સંભવિત ભૌમિતિક આઇસોમર્સ, ઇ-અથવા ઝેડ-આઇસોમરની રચના થઈ શકે છે. સ્ટીરિયોસેલેક્ટિવિટી ઉત્પ્રેરક, રિંગ સ્ટ્રેઇન અને સ્ટાર્ટિંગ ડાયિન પર આધારિત છે. નાની રિંગ્સમાં, ઝેડ-આઇસોમર્સ રિંગ-સ્ટ્રેઇન મિનિમાઈઝેશનને પ્રતિબિંબિત કરતા વધુ સ્થિર ઉત્પાદન તરીકે પ્રભુત્વ ધરાવે છે. મેક્રોસાયકલમાં, ઇ-આઇસોમર ઘણીવાર આરસીએમ પ્રતિક્રિયાઓમાં થર્મોડાયનેમિક પૂર્વગ્રહના પરિણામે મેળવવામાં આવે છે કારણ કે ઇ-આઇસોમર ઝેડ-આઇસોમરની તુલનામાં વધુ સ્થિર હોય છે. સામાન્ય વલણ તરીકે, રુથેનિયમ એન. એચ. સી. (એન-હેટરોસાયક્લિક કાર્બાઇન) ઉત્પ્રેરક ટ્રાન્સ આઇસોમર બનાવવા માટે ઇ પસંદગીની તરફેણ કરે છે. આ આંશિક રીતે અવેજીઓ વચ્ચેના સ્ટેરિક અથડામણને કારણે છે, જે ઇ-આઇસોમર બનાવવા માટે મેટાલેસીક્લોબ્યુટેન મધ્યવર્તીમાં સૌથી સ્થિર રચના તરીકે ટ્રાન્સ રૂપરેખાંકનને અપનાવે છે. સ્ટીરિયોપ્યોર ઝેડ-આઇસોમર્સનું સંશ્લેષણ અગાઉ રિંગ-ક્લોઝિંગ એલ્કાઇન મેટાથેસિસ દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યું હતું. જો કે, 2013 માં ગ્રુબ્સે ઉચ્ચ પસંદગીમાં ઝેડ મેક્રોસાઇકલ્સ પરવડી શકે તે માટે ચિલેટિંગ રુથેનિયમ ઉત્પ્રેરકના ઉપયોગની જાણ કરી હતી. ચયનાત્મકતા ઉત્પ્રેરક લિગાન્ડ્સ અને રચાયેલા મેટાલેસીક્લોબ્યુટેન મધ્યવર્તી વચ્ચે વધેલા સ્ટેરિક અથડામણને આભારી છે. સંક્રમણ સ્થિતિમાં વધેલી સ્ટેરિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ઇ ઓલેફિનને બદલે ઝેડ ઓલેફિન તરફ દોરી જાય છે, કારણ કે ઇ-આઇસોમર રચવા માટે જરૂરી સંક્રમણ સ્થિતિ ખૂબ જ નાપસંદ છે. કોકેટાલિસ્ટ એડિટિવ્સનો ઉપયોગ રચનાત્મક પસંદગીઓને ઉલટાવવા, પ્રતિક્રિયાની સાંદ્રતામાં વધારો કરવા અને એસ્ટર અથવા એમાઇડ્સ જેવા અત્યંત ધ્રુવીય જૂથોને ચીલેટ કરવા માટે પણ થાય છે, જે ઉત્પ્રેરક સાથે જોડાઈ શકે છે. ટાઇટેનિયમ આઇસોપ્રોપોક્સાઇડ (ટી. આઈ. (ઓ. આઈ. પી. આર.) 4) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉત્પ્રેરક ઝેરને રોકવા માટે ધ્રુવીય જૂથોને ચીલેટ કરવા માટે થાય છે અને એસ્ટરના કિસ્સામાં, ટાઇટેનિયમ લેવિસ એસિડ કાર્બોનીલ ઓક્સિજનને જોડે છે. એકવાર ઓક્સિજનને ટાઇટેનિયમ સાથે ચીલેટ કરવામાં આવે તે પછી તે ઉત્પ્રેરકની રુથેનિયમ ધાતુ સાથે જોડાઈ શકતું નથી, જે ઉત્પ્રેરક નિષ્ક્રિયતામાં પરિણમશે. આ પ્રારંભિક સામગ્રીના ડાયમેરાઇઝેશન વિના પ્રતિક્રિયાને વધુ અસરકારક સાંદ્રતામાં ચલાવવાની પણ મંજૂરી આપે છે. અન્ય ઉત્તમ ઉદાહરણ એ છે કે મધ્યમ રિંગ્સના સાયક્લોલેક્ટોનાઇઝેશન માટે પસંદગીના ઝેડ-આઇસોમર પર એસ્ટરનું ઇ-આઇસોમર બનાવવા માટે વિશાળ લેવિસ એસિડનો ઉપયોગ થાય છે. એક અભ્યાસમાં, એલ્યુમિનિયમ ટ્રીસ (2,6-ડિફેનિલફેનોક્સાઇડ) (ATPH) નો ઉમેરો 7-સભ્યોવાળા લેક્ટોન બનાવવા માટે ઉમેરવામાં આવ્યો હતો. એલ્યુમિનિયમ ધાતુ કાર્બોનિલ ઓક્સિજન સાથે જોડાય છે, જે એસ્ટર સંયોજનની નજીકમાં વિશાળ ડિફેનિલફેનોક્સાઇડ જૂથોને દબાણ કરે છે. પરિણામે, એસ્ટર દંડાત્મક સ્ટેરિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને ઘટાડવા માટે ઇ-આઇસોમર અપનાવે છે. લેવિસ એસિડ વિના, માત્ર 14 સભ્યોની ડાયમર રીંગ જોવા મળી હતી. પરમાણુને એવી રીતે દિશા આપીને કે જેથી બે પ્રતિક્રિયાશીલ આલ્કીન્સ નજીક હોય, આંતરઆણ્વિક ક્રોસ-મેટાથેસિસનું જોખમ ઘટાડે છે. મર્યાદાઓ રુથેનિયમ ઉત્પ્રેરક સાથેની ઘણી મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાઓ નવા રચાયેલા બેવડા બંધના અનિચ્છનીય આઇસોમેરાઇઝેશન દ્વારા અવરોધે છે, અને એવું માનવામાં આવે છે કે રુથેનિયમ હાઇડ્રાઇડ્સ કે જે આડઅસર તરીકે રચાય છે તે જવાબદાર છે. એક અભ્યાસમાં એવું જાણવા મળ્યું હતું કે આ હાઇડ્રાઇડ્સને દૂર કરવામાં સક્ષમ ચોક્કસ ઉમેરણો સાથે ડાયેલિલ ઈથરની આરસીએમ પ્રતિક્રિયામાં આઇસોમેરાઇઝેશન દબાવવામાં આવે છે. એક ઉમેરણ વિના, પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન 2,3-ડાયહાઇડ્રોફુરન છે અને અપેક્ષિત 2,5-ડાયહાઇડ્રોફુરન (ઇથિલિન ગેસની રચના સાથે) નથી. રેડિકલ સ્કેવેન્જર્સ, જેમ કે ટેમ્પો અથવા ફિનોલ, આઇસોમેરાઇઝેશનને દબાવતા નથી; જો કે, 1,4-બેન્ઝોક્વિનોન અથવા એસિટિક એસિડ જેવા ઉમેરણો અનિચ્છનીય આઇસોમેરાઇઝેશનને સફળતાપૂર્વક અટકાવે છે. બંને ઉમેરણો રુથેનિયમ હાઇડ્રાઇડ્સને ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં સક્ષમ છે જે તેમની વર્તણૂકને સમજાવી શકે છે. આર. સી. એમ. સાથે સંકળાયેલી અન્ય એક સામાન્ય સમસ્યા એ છે કે કેટલાક ચક્રીયકરણ માટે જરૂરી ઉચ્ચ મંદનને કારણે ઉત્પ્રેરકના અધઃપતનનું જોખમ છે. ઓછી સાંદ્રતામાં મોટા પાયે પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પેદા થતા કચરાના મોટા પ્રમાણને કારણે ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં ઉચ્ચ મંદન પણ એક મર્યાદિત પરિબળ છે. પસંદગી સાથે સમાધાન કર્યા વિના પ્રતિક્રિયાની સાંદ્રતા વધારવાના પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા છે. કૃત્રિમ ઉપયોગો રિંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસનો ઉપયોગ ઐતિહાસિક રીતે અસંખ્ય કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં કરવામાં આવે છે અને આજે પણ વિવિધ સંયોજનોના સંશ્લેષણમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. નીચેના ઉદાહરણો આર. સી. એમ. ની વ્યાપક ઉપયોગિતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, કારણ કે ત્યાં અસંખ્ય શક્યતાઓ છે. વધારાના ઉદાહરણો માટે ઘણા સમીક્ષા લેખો જુઓ. કુલ સંશ્લેષણમાં રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ મહત્વપૂર્ણ છે. એક ઉદાહરણ કુદરતી રીતે બનતા સાયક્લોફેન ફ્લોરેસોલાઇડના સંશ્લેષણમાં 12-સભ્યોની વીંટીની રચનામાં તેનો ઉપયોગ છે. ફ્લોરેસોલાઇડ બીને એપિડિયમ જાતિના એસિડિયનમાંથી અલગ કરવામાં આવ્યું હતું અને કે. બી. ગાંઠના કોષો સામે સાયટોટોક્સિસિટી દર્શાવવામાં આવી હતી. 2005માં, કે. સી. નિકોલાઉ અને અન્યોએ 89 ટકા ઉપજમાં ઇ-અને ઝેડ-આઇસોમર્સ (1:3 ઇ/ઝેડ) નું મિશ્રણ પરવડી શકે તે માટે બીજી પેઢીના ગ્રબ્સ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને અંતિમ તબક્કાના રિંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ દ્વારા બંને આઇસોમર્સનું સંશ્લેષણ પૂર્ણ કર્યું. જો કે એક પ્રોચિરલ કેન્દ્ર હાજર છે, તેમ છતાં ઉત્પાદન રેસેમિક છે. ફ્લોરેસોલાઇડ એ એક એટ્રોપિસોમર છે કારણ કે નવી વીંટી (સંક્રમણ સ્થિતિમાં સ્ટેરિક અવરોધોને કારણે) કાર્બોનિલ જૂથના આગળના ભાગમાંથી પસાર થાય છે અને પાછળના ભાગમાંથી નહીં. કાર્બોનીલ જૂથ પછી વીંટીને કાયમી ધોરણે તાળું મારે છે. ત્યારબાદ ઇ/ઝેડ આઇસોમર્સને અલગ કરવામાં આવ્યા હતા અને પછી અંતિમ ઉત્પાદન અને અકુદરતી ઝેડ-આઇસોમર મેળવવા માટે પોટેશિયમ કાર્બોનેટ દ્વારા અંતિમ તબક્કામાં ફિનોલ નાઇટ્રોબેન્ઝોએટ રક્ષણાત્મક જૂથને દૂર કરવામાં આવ્યું હતું. 1995માં, રોબર્ટ ગ્રુબ્સ અને અન્યોએ આરસીએમ સાથે શક્ય સ્ટીરિયોસેલેક્ટિવિટી પર પ્રકાશ પાડ્યો હતો. આ જૂથે આંતરિક હાઇડ્રોજન બંધ સાથે ડાયનેનું સંશ્લેષણ કરીને β-વળાંક બનાવ્યો. હાઇડ્રોજન બંધ મેક્રોસાયકલ અગ્રદૂતને સ્થિર કરે છે, જે બંને ડાયનેસને નજીકમાં મૂકે છે, જે મેટાથેસિસ માટે પ્રાથમિક છે. ડાયસ્ટેરિયોમર્સના મિશ્રણને પ્રતિક્રિયાની પરિસ્થિતિઓને આધિન કર્યા પછી, ઓલેફિન β-ટર્નનું માત્ર એક ડાયસ્ટેરિયોમર પ્રાપ્ત થયું હતું. આ પ્રયોગ પછી (એસ, એસ, એસ) અને (આર, એસ, આર) પેપ્ટાઇડ્સ સાથે પુનરાવર્તિત કરવામાં આવ્યો હતો. માત્ર (એસ, એસ, એસ) ડાયસ્ટેરિયોમર પ્રતિક્રિયાશીલ હતું જે રીંગ-ક્લોઝિંગ શક્ય બનાવવા માટે જરૂરી રૂપરેખાંકનને દર્શાવે છે. ઓલેફિન ઉત્પાદનનું સંપૂર્ણ રૂપરેખાંકન બલરામના ડાયસલ્ફાઇડ પેપ્ટાઇડની નકલ કરે છે. 8-11 અણુ રિંગ્સમાં રિંગ સ્ટ્રેન RCM માટે પડકારજનક સાબિત થયું છે; જો કે, એવા ઘણા કિસ્સાઓ છે કે જ્યાં આ ચક્રીય પ્રણાલીઓનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું છે. 1997 માં, ફર્સ્ટનરે અંતિમ આરસીએમ પગલા દ્વારા જાસ્મીન કેટોલેક્ટોન (ઇ/ઝેડ) ને ઍક્સેસ કરવા માટે સરળ સંશ્લેષણની જાણ કરી. તે સમયે, આર. સી. એમ. દ્વારા અગાઉની કોઈ 10-સભ્યોની વીંટીની રચના કરવામાં આવી ન હતી, અને અગાઉના સંશ્લેષણ ઘણીવાર લાંબા હતા, જેમાં ડેકેનોલાઇડ રચવા માટે મેક્રોલેક્ટોનાઇઝેશનનો સમાવેશ થતો હતો. રિફ્લક્સિંગ ટોલ્યુઈનમાં 12 કલાકના સમયગાળામાં ડાયિન અને ઉત્પ્રેરક ઉમેરીને, ફર્સ્ટનર ઓલિગોમેરાઇઝેશનને ટાળવા અને 88 ટકા ઉપજમાં E/Z બંને આઇસોમર્સ મેળવવા સક્ષમ હતા. CH2Cl2 એ 1:2.5 (E/Z) ગુણોત્તરમાં ઝેડ-આઇસોમરની રચનાની તરફેણ કરી હતી, જ્યારે ટોલ્યુને માત્ર 1:1.4 (E/Z) મિશ્રણ પૂરું પાડ્યું હતું. 2000માં, એલોઇસ ફર્સ્ટનેરે આર. સી. એમ. નો ઉપયોગ કરીને 7-સભ્યના હેટેરોસાઇકલ મધ્યવર્તીની રચના કરવા માટે (−)-બેલાનોલ મેળવવા માટે આઠ પગલાંના સંશ્લેષણની જાણ કરી હતી. બાલાનોલ એ એર્ટિસીયુલિયમ બેલેનોઇડ્સમાંથી અલગ કરાયેલ મેટાબોલાઇટ છે અને પ્રોટીન કિનેઝ સી (પી. કે. સી.) તરફ અવરોધક ક્રિયા દર્શાવે છે. રીંગ ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ પગલામાં, રુથેનિયમ ઇન્ડેનિલિડીન સંકુલનો ઉપયોગ 87 ટકા ઉપજમાં ઇચ્છિત 7-સભ્યની રીંગને પરવડી શકે તે માટે પૂર્વ ઉત્પ્રેરક તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. 2002માં, સ્ટીફન એફ. માર્ટિન અને અન્યોએ પોલીસાયક્લિક આલ્કલોઇડ સુધી પહોંચવા માટે બે રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ પગલાં સાથે મેન્ઝામાઇન એ ના 24-પગલાંના સંશ્લેષણની જાણ કરી હતી. કુદરતી ઉત્પાદનને ઓકિનાવાના દરિયાકાંઠાના દરિયાઈ જળચરોમાંથી અલગ કરવામાં આવ્યું હતું. એન્ટીટ્યુમર સંયોજન તરીકેની તેની ક્ષમતાને કારણે મેન્ઝામાઇન એક સારું લક્ષ્ય છે. આર. સી. એમ. નું પ્રથમ પગલું 13 સભ્યોની ડી રીંગને 67 ટકા ઉપજમાં માત્ર ઝેડ-આઇસોમર તરીકે બનાવવાનું હતું, જે મેટાથેસિસના સામાન્ય મનપસંદ ઇ-આઇસોમરથી એક અનોખો વિરોધાભાસ હતો. વધુ પરિવર્તન પછી, બીજા આર. સી. એમ. નો ઉપયોગ સ્ટોઇકિઓમેટ્રિક ફર્સ્ટ જનરેશન ગ્રબ્સ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને 26 ટકા ઉપજમાં 8 સભ્યોની ઇ રીંગ બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આ સંશ્લેષણ કાર્યાત્મક જૂથ સહિષ્ણુતા મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયાઓની ક્ષમતા તેમજ વિવિધ રિંગ કદના જટિલ અણુઓ સુધી પહોંચવાની ક્ષમતાને પ્રકાશિત કરે છે. 2003માં, ડેનિશેફસ્કી અને અન્યોએ (+)-મિગ્રાસ્ટેટિનના કુલ સંશ્લેષણની જાણ કરી હતી, જે સ્ટ્રેપ્ટોમાઇસીસમાંથી અલગ કરાયેલ મેક્રોલાઇડ છે, જે ગાંઠના કોષના સ્થળાંતરને અટકાવે છે. મેક્રોલાઇડમાં 14 સભ્યોનું હેટેરોસાઇકલ હોય છે જે આરસીએમ દ્વારા રચાયું હતું. મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયામાં 70 ટકા ઉપજમાં સંરક્ષિત માઇગ્રાસ્ટેટિન માત્ર (ઇ, ઇ, ઝેડ) આઇસોમર તરીકે મળ્યું હતું. એવું નોંધવામાં આવ્યું છે કે આ પસંદગી રુથેનિયમ ઉત્પ્રેરક માટે ઓછી અવરોધિત ઓલેફિનમાં ઉમેરવાની પસંદગીમાંથી ઉદભવે છે જે પહેલા સૌથી વધુ સુલભ ઓલેફિનમાં ચક્રીય બને છે. સિલિલ ઈથરના અંતિમ અવમૂલ્યનથી (+)-મિગ્રાસ્ટેટિન મળ્યું. એકંદરે, રિંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ એ વિવિધ કદ અને રાસાયણિક રચનાના ચક્રીય સંયોજનો સહેલાઈથી મેળવવા માટે અત્યંત ઉપયોગી પ્રતિક્રિયા છે; જો કે, તેમાં ઉચ્ચ મંદન, પસંદગી અને અનિચ્છનીય આઇસોમેરાઇઝેશન જેવી કેટલીક મર્યાદાઓ હોય છે. ઓલેફિન મેટાથેસિસ રીંગ-ઓપનિંગ મેટાથેસિસ પોલિમરાઇઝેશન એલ્કેન મેટાથેસિસ એલ્કાઇન મેટાથેસિસ એનાઇન મેટાથેસિસ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ organic-chemistry.org સિગ્મા-એલ્ડ્રિક રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ પર રીંગ-ક્લોઝિંગ મેટાથેસિસ sigmaaldrich.com ઓલેફિન મેટાથેસિસ પ્રતિક્રિયા એન્ડ્રુ માયર્સની જૂથ નોંધો પુનઃગોઠવણી પ્રતિક્રિયાઓ ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્ર કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ બનાવતી પ્રતિક્રિયાઓ સજાતીય ઉત્પ્રેરણ