Cтраница 1
Простые исходные соединения, даже если они были способны образовать прочные комплексы, оставлялись химиками в большинстве случаев без внимания из-за малой характерности их реакции. Подобные, до сих пор неиспользуемые соединения могли бы стать для комплексонометрии чрезвычайно ценными. [1]
В промышленности целевой продукт, как правило, синтезируют из доступных и достаточно простых исходных соединений. Например, полиэтилен и многие другие распространенные полимерные пластиковые материалы получают из этилена СН2СН2 и его производных - пропилена СН2СН - СН3, винилхлорида СН2СН - С1 и других, а сам этилен получают в основном при термическом разложении ( пиролизе) продуктов перегонки нефти. [2]
С точки зрения термодинамики, прямая одностадийная реакция получения сложного целевого продукта из простых исходных соединений в замкнутой системе требует уменьшения энтропии и при обычных условиях термодинамически невыгодна. Напротив, термодинамически выгодным будет либо полное сгорание сложных веществ на воздухе с образованием СО2, Н2О и других простейших оксидов, либо разложение сложных молекул на более простые молекулы типа СО и N2 при нагревании без кислорода. Поэтому реализация любого сложного органического синтеза требует разбиения суммарного невыгодного процесса на отдельные термодинамически выгодные стадии. [3]
Для полного синтеза витамина Bi2 требуется получение кобировои кислоты, молекулы с девятью хиральными центрами из простых исходных соединений. Синтез корринового хромофора или модельного коррина - относительно более легкая задача. Легко получить катионные комплексы 1 19-диметил - 2 3 7 8 12 13 17 18-октаде-гидрокоррина с никелем ( II), кобальтом ( П) и кобальтом ( Ш), которые затем можно гидрогенизировать до соответствующих комплексов 1 19-диметилкоррина. [4]
Ретросинтетическое планирование При ретросинте-тическом планировании синтеза, если не ясна его последовательность, начинают с конечного соединения, делая последовательно шаги в сторону простых исходных соединений Каждый такой шаг является одностадийным превращением, дающим соединение, от которо. [5]
Промышленно витамин А ( содержащий в своей молекуле 20 атомов углерода) получают, постепенно наращивая углеродную цепь с использованием на разных стадиях простых исходных соединений - ацетилена, ацетона, дикетена, хлоруксусной кислоты и метилвинилкетона. Реакцию ацилирования спиртов до эфиров ( 3) и ( 6) с последующей термической перегруппировкой ацетонильного фрагмента этих эфиров, сопровождающейся декарбоксилированием, также проводят дважды. При нагревании в щелочной среде оксиран ( 10) гидролизуется с отщеплением диоксида углерода, раскрытием гетероцикла и образованием альдегида ( 11), содержащего 14 атомов углерода. [6]
Порядок, в котором были перечислены общие рекомендации, никоим образом не следует рассматривать как предпочтительную последовательность шагов ретросинтетического анализа. Для практических целей все эти рекомендации целесообразно одновременно иметь в виду не только в начале анализа, но на всем протяжении нисхождения от целевой структуры к простым исходным соединениям. [7]
Порядок, в котором были перечислены общие рекомендации, никоим образом не следует рассматривать как предпочтительную последовательность шагоп ретросинтетического анализа. Для практических целей все эти рекомендации целесообразно одновременно иметь в виду не только в начале анализа, но на всем протяжении нисхождения от целевой структуры к простым исходным соединениям. [8]
В рассмотренных синтезах квадрона ясно проявляется одна важная особенность методологии ретросинтетического анализа. В общем случае в целевой молекуле можно обнаружить очень ограниченное число поддающихся разборке связей, и лишь немногие из последних можно рассматривать как стратегические. Выбор SB диктует характер всего остального пути ретросинтетического анализа вплоть до простых исходных соединений, что влечет за собой широкое разнообразие планов синтеза, как мы видели на примере квадрона. [9]
В рассмотренных синтезах квадрона ясно проявляется одна важная особенность методологии ретросинтетического анализа. В общем случае в целевой молекуле можно обнаружить очень ограниченное число поддающихся разборке связей, и лишь немногие из последних можно рассматривать как стратегические. Выбор SB диктует характер всего остального пути ретросинтетического анализа вплоть до простых исходных соединений, что влечет за собой широкое разнообразие планов синтеза, как мы видели на примере квадрона. [10]
В соответствии с генеральной целью предпочтение отдается тем трансформам, антитетическое применение которых приводит к разрыву углеродного скелета и уменьшению числа циклов. Такие трапсформы, которые сами по себе не ведут к уменьшению сложности исходных соединений по сравнению с конечными, применяются только в том случае, если они удовлетворяют некоторым частным подцелям, сформулированным самой программой, исходя из генеральной цели. Например, если реакция алдолытой конденсации, которая сама по себе может привести к существенно более простым исходным соединениям, оказывается неприменимой к некоторому очередному целевому соединению вследствие того, что вместо одной функциональной группы из требуемой для этого трансформа пары в рассматриваемой структуре присутствует другая группа, то вырабатывается команда поиска трансформа типа замена одной функциональной группы на другую. Если будет обнаружен трансформ, осуществляющий нужную замену ( что само по себе еще не приводит к упрощению), то программа возвращается к осуществлению первоначального упрощающего трансформа, в данном случае к реакции алдолытой конденсации. [11]
Приведенные примеры показывают, что именно выбор первой связи для разборки предопределяет стратегию всей синтетической схемы. Аналогичный анализ требуется выполнить для каждой промежуточной структуры, возникающей в ходе последовательных шагов разборки целевой молекулы, с тем, чтобы обнаружить в их составе свои SB и придти в конечном итоге к простым исходным соединениям. [12]
Мы уже неоднократно говорили, что методы современной органической химии позволяют превратить что угодно во что угодно. Поэтому в принципе ретросинтетический анализ можно начинать с любой произвольно выбранной связи. Следовательно, если в памяти компьютера содержится исчерпывающая база данных по синтетическим методам плюс программа упрощения структуры путем последовательной разборки связей, то такой компьютер сможет генерировать множество ретросинтетических схем, ведущих в итоге к простым исходным соединениям. В действительности число таких формально правильных схем может оказаться столь велико, что выбрать среди них несколько достаточно осмысленных путей будет чрезвычайно трудно, а то и просто невозможно. Таким образом, практически полезная программа должна включать химическую логику, способную производить определенную селекцию вариантов, давая на выходе лишь те, которые имеют лучшие шансы на реализацию. Программа должна также распознавать и обрывать тупиковые, химически бессмысленные ветви. [13]
Мы уже неоднократно говорили, что методы современной органической химии позволяют превратить что угодно по что угодно. Поэтому в принципе ретросинтетический анализ можно начинать с любой произвольно выбранной связи. Следовательно, если в памяти компьютера содержится исчерпывающая база данных по синтетическим методам плюс программа упрощения структуры путем последовательной разборки связей, то такой компьютер сможет генерировать множество ретросинтетичсских схем, ведущих в итоге к простым исходным соединениям. В действительности число таких формально правильных схем может оказаться столь велико, что выбрать среди них несколько достаточно осмысленных путей будет чрезвычайно трудно, а то и просто невозможно. Таким образом, практически полезная программа должна включать химическую логику, способную производить определенную селекцию вариантов, давая на выходе лишь те, которые имеют лучшие шансы на реализацию. Программа должна также распознавать и обрывать тупиковые, химически бессмысленные ветви. [14]
Два последних синтеза эстрона поражают своим исключительным изяществом. Оценим их теперь с чисто практической стороны, поскольку они резко отличаются от типичных классических схем синтеза стероидов. Действительно, вместо последовательного наращивания циклов ( С D В А), как в синтезе Вудворда, или АВ D С при синтезе эстрона по Торгову, схема Николау основана на одновременном замыкании циклов В и С, а в синтезе Фольгардта происходит одновременная сборка трех циклов А, В и С. В этих синтезах используются более простые исходные соединения, а конечный продукт получается с более высоким общим выходом, чем Б классических линейных схемах. [15]