Organic Synthesis - химически енциклопедия

Органичния синтез. организационна секция. химия. в техники изкуства ром обмислен начин и. създаване на орг. Кон. в лабораторията. и Ind. мащаб. Тя е широко приложимо в лабораторията. условия (гл. Пр. за issledovat. цел) и промишлеността (вж. Повечето от органичния синтез. Тънкият органичния синтез).

Успешното развитие на органичния синтез започва след развитието на теорията на химическо вещество. структура (вж. Органична химия) и натрупване на информация за химичното вещество. комуникационни острови орг. Кон. (2-ри етаж. 19 инча). От този момент на органичния синтез като DOS. източник на нова организационна. Кон. играе Fundam. роля в орг на развитие. химията като наука, и по-нататъшното му развитие, осигуряване на непрекъснато нарастващия набор от обекти да бъдат проучени. Развитие на органичния синтез в 20. особено през последните десетилетия, се характеризира с все повече внимание на синтеза с природата. Кон. и техни аналози, означават. Методическа консолидация. основа (създаване на надежден синтетични. методи), в началото на създаването на самостоятелно паркиране. Органичният теория синтез. Изпълнение сложен синтез при р. Кон. (Напр. Хлорофил. В12. Биополимери), създаващи материали с необичайно свързване-ти (напр. Т. Наречен. Organic метал) показва, че за съвременния органичния синтез съществува почти неразрешими проблеми.

Обикновено, синтез на състезанието от заглавието. извършва относително проста и достъпна (т. е., произведена от промишлен Стю) в пусково-в. Обикновено, в синтеза на комплекс в път от началната Comp. за целта се разделя на броя на стъпките (стъпки), всеки един от които е оформена от една или две връзки (фрагменти) молекули или бъдеща подготовка за образуването на такива връзки.

Изпълнение на органичния синтез включва решаване на две DOS. въпроса: 1) развитие на общ план за синтеза, т.е. FINE избор. започвайки комп. и последователността на етапите, водещи най-краткия път до целевия продукт (синтез стратегия); 2) избор (или да разработят нови) Синтетични. методи, осигуряващи възможност за изграждане на необходимата връзка в определено място събира молекула (синтез стратегия) а.

Основа тактика органичния синтез представляват различни синтетични. методи, всеки един от които представлява стандартен набор от една или няколко. R-ции и методи за възстановяване на продуктите, притежавани до дават възможност за изграждане на определен тип прекъсване или връзка (или връзка) необходими за синтезата на съединението, посочено в заглавието. Важните характеристики на ефективно синтетичен. метод - общност (слаба зависимост от резултата от конкретните структури на стартовата състезанието.), селективност (участие в DOS метод р-ции само определени функции групи ..) и високи добиви на продукта. Типичен пример за ефективен синтез. метод е Wittig синтеза на олефини (р-ционни 1-3) на алкилхалогениди и карбонил съединение.:

DOS. методи на органичния синтез могат да бъдат разделени в три групи: 1) дизайн, което води до образуването на нови С-С връзки, присвояване към ryh изграждане бъдеще молекулен скелет (например р ЛИЗАЦИЯ реагент, р-ТА Friedel-Crafts цикло присъединяване). ; 2) деструктивна, което води до разкъсване на определени С-С връзки, за да се отстрани една или друга група на молекула, след това играе роля в синтеза (например декарбоксилиране перйодат окисляване на диола) ..; 3) методи за трансформиране Funct. групи. Последното е важно за въвеждане на изходния молекула или промо ZUT. Кон. Екстри. групи и тяхната защита (вж. Защитните групи), които са необходими за изпълнението на друг конструктивен р-ТА, и сключва. Синтеза етапи за въвеждане на желаната функция. групата от желаното съединение.

Методи функцията за трансформация. групи (напр. преобразува. алкохоли в халогениди, етери и естери. карбонил Comp. и тяхната обратна трансформация) са добре проектирани. Това предполага, че синтетичен. функция е еквивалент. групи и фрагменти на цели молекули. ако те са лесно взаимозаменяеми. Напр. в синтеза на заместени бензил алкохол (4 и 5) и алкиларил (4 и 6) въвеждане на молекула на ацил остатъци арен (4) Синтетично. -gidroksialkilnogo равнина еквивалентно на въвеждане или алкил остатък, карбонилна група, както е про-mezhut. кетон лесно м. б. редуцира до алкохол (5) или СН2 -Link до (6):

синтетичен принцип. еквивалентност позволява практически всички съществуващи арсенал р-ции за сглобяване на прицелната структура почти независимо от специфичното разпределение (или отсъствието) него Funct. групи; напр. капацитет на въглеродната верига от алкилиране на моно-заместен acetylides може да се разглежда като метод за синтез на цис-олефини се получават лесно от двойнозаместен ацетилени чрез частично хидрогениране.

Разглеждане на въпросите Синтетични. Еквивалентността доведе до въвеждането в органичния синтез понятие "синтон", по за очи включва реални или нереални (виртуални) частици присъединяване-ryh субстрат съответства на въвеждане в него на определена (обикновено доста голям и широко разпространена в Org. Съед.) Група. Sinton-абстрактно понятие, което описва в символичен. като последователност резултат Синтетичен. операции. За да се предостави даден реагент (реагенти), участващи в действителната р-нето. По този начин, например. записани на език синтон р-нето (7), което води до карбоксилна к има съответства реално р-ТА (8 и 9), в к-ryh синтез. еквивалентен синтон - СООН подава CN - (писмена - СООН - CN), R + синтон -al-kilgalogenid или alkilsulfonat (R + RX):

Идеята на синтони широко използван решения за тактичен. и strategich. проблеми в retrosynthetic анализ. За предпочитане е да се извърши демонтаж (Схеми символ) прицелната молекула, така че да доведе до naib. "Разпознаваема" (т.е., с добре изградена и често се използва) Sinton. По този начин, например. retrosintetich целесъобразен начин. Анализ карбоксилна к-т може да бъде демонтаж (а) води до обсъдени по-горе синтони. или демонтаж (б) води до Sinton I и II:

Реагенти. еквивалентен синтон I и II, съответно, може да служи. metalloorg. Кон. III и СО2. и р-ции реални, съответстващи на такива демонтаж, р-ТА на 10 и 11:

Използването Sinton подход в търсенето на Optim. синтетични пътища дава средства. Както формализирана (намалена до набор от някои правила, уреждащи) избор на органичния синтез път, се основава по-горе гл. Пр. на личен опит и интуиция на изследователя. Sinton подход позволява понякога идват чисто логически. от евристични решения. характер. Последното се дължи гл. Пр. с "включен" синтони. К-ryh въвежда в молекула фрагмент се характеризира с необичайни, парадоксално, по отношение на обичайните понятия Org. химия. полярност или структура. Пример за това е retrosintetich. анализ на алдехида (12), което води до електрофил. синтон R +. Синтетичен. еквивалента to-традиционни и "парадоксален" Sinton - СН = О. Последно т. Б. осъществява чрез използването на своята синтетичен. еквивалентен метилен-ditioatsetalya (IV), включване-бодното последователност на р-ции (13) дава възможност за генериране на въглехидрати анион (V) и получаване на желания алдехид:

Т. Пр. последователност на р-ции (13) е еквивалентен на оригиналния парадоксално отстраняване (12).

Заедно с традицията. Синтетичен. техники за сглобяване единична връзка в молекулата. техники играят важна роля в до-ryh р-нето или последователност на р-ции осигурява образуването на няколко. облигации и в същото време голям монтаж кея. част, като напр. в Robinson ароматни цикли (вж. Робинсън -Manniha реакция). Тъй като методите от този тип позволяват да се реши не само лично тактичен. задачи, но също така и въпросите на изграждането на цялостен основен елемент от окончателната структура на продукта, те се класифицират обикновено като стратегически.

При проектирането на комплексни стратегии органичен синтез използват няколко. Декември подходи. В логична. Naib отношение. простият от тях е последователно. retrosintetich. демонтаж връзки включени в прицелната молекула, така че в крайна сметка да достигнат съответните изходни материали. Всяка стъпка е разглобяване трябва да доведе до по-разпознаваеми синтони. за да се обърне на операцията (съединителен конструктивен Възел съответстващ реално синтез) е осигурен ефективен синтез. метод. За повече или по-малко сложна организационна. молекули могат да пишат много retrosintetich. схеми, основани на този принцип. Същото се отнася и за по-голямата част от межд. Кон. retrosintetich възникне при всеки етап. анализ. В резултат на това конструира "дърво" решения, изборът на Optim. пътя към ром изисква задълбочен анализ. Едно проучване на теоретичното. насочени синтетични органични основи, по-специално, създаване на подрязване методи Наим. Разширени опции за търсене и Naib. ползотворно. При тези проучвания, ключов въпрос понятието стратегия, комуникации, т.е. такава връзка с демонтирането на рояк, е препоръчително да се започне retrosintetich. анализ (за цел и междинно съединение. Comm.). Формулиран редица принципи strategich избор. комуникации, формализирани до такава степен, че въз основа на тях възможност за създаване на компютърни програми за изпълнение retrosintetich. анализ т. наречен. компютър синтез. Въпреки това, този подход има няколко недостатъка. Един от тях е фактът, че молекулата в този случай се счита за сумата от ковалентните връзки. т.е. с изключение на спецификата, присъщи на бетонната конструкция като цяло.

Внимателният анализ на спецификата на такъв (втори път планира органичния синтез) може, в някои случаи неочаквано откритие евристичен. разтвори, които осигуряват висока ефективност на синтез. Пример за такива разтвори триста-diyny синтез на стр. tsiklopentanoidov производни (14), извършвани от н Мета и A. Reddy през 1981:

Третият принцип на планиране е да се избере един или друг strategich. р-ТА като ключов етап на синтеза (напр. вътрешна конструкция мишена комп. въглероден скелет) от плацента. retrosintetich. "Fit" целевата структура на произведението на р-ТА. Въпреки факта, че този път е обикновено в двойка с включването на редица схема допълнение синтез. (Функции въведение, премахване или защита. Група) стъпки, той често предоставя високоефективни схеми като цяло, тъй като позволява на един до два етапа за решаване на DOS. strategich. синтез проблем. Така че, в най-кратък от понастоящем известни стероид синтеза (R. Funk се развива и К. Folgardt през 1980 г.), задачата за създаване полициклична. скелет е решен с три strategich. р-ции, извършени в една реакция. съд без изолиране на междинното съединение. Продукт (Схема 15):

"Pain точка" многостепенен синтез - нисък добив на продукта. Когато средната изхода на стъпка общо Y добив в п етапи от Yn = Y п.

Ето защо е важно при планирането на комплекс синтез сведе до минимум броя на стъпките и изберете naib. sintegich ефективна. методи за нейното прилагане.

И сътр. начин за увеличаване на общия добив - използването на така наречените .. Convergent синтез схеми. Когато Трад. монтаж подход на Ai комплекс молекулни фрагменти се извършва чрез последователно. усложнение на първоначалния субстрат в съответствие с "линеен" верига (16):

За разлика от такъв метод, конвергентни паралелни схеми за синтез включват сглобяването е консолидирана мол. блокове и да сключва. прицелна молекула монтаж на два основни верига блокове от тип (17):

За такава схема зависимост напълно сближили общ добив на броя на стъпките е дадено. което причинява значително по-слаба зависимост ДУ броя на етапи (вж. също таблица.).

ЗАВИСИМОСТ Добивът (в%) на броя на етапите (средно аудио изход етап 80%)

Конвергентна вериги имат и други предимства пред линеен :. Възможност за разделяне на подобни функции. групи при различни клонове верига, което води до значително опростена задача се гарантира селективност на р-ции (виж Regioselektivnost и regiospecificity.); способността да се учи едновременно декември клонове на веригата, както и въвеждането на необходимите промени в някои части на веригата, без да нарушава общия strategich. дизайн. Осъществимост конвергентен синтез се основава на използването на р-ции, които дават възможност за монтаж на молекули на големи блокове, които, заедно с настроен подход, следователно. Както напредък доведе органичния синтез (хлорофил синтез. В12. Полинуклеотиди и др.) И транслация на много физически синтез в чисто промишлени (напр. Stereoidnyh синтеза на хормони и простагландини).

Литература Чижов О. S. Chyzhov О. рационално планиране на комплекс органичния синтез, М. 1986; Бочков AF Smith А. В Organic Synthesis, М. 1987 AF Бъчви.