9.6: Синтез молекул-мішеней - введення ретросинтетичного аналізу

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24440

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

До цих пір ми вивчили три основні типи реакцій, нуклеофільне заміщення, елімінацію та галогенацію алкану (радикальне заміщення), тепер ми побачимо, як поєднати знання цих реакцій для застосування, тобто розробити маршрут синтезу цільової (бажаної) сполуки з наявних вихідні матеріали.

Побудова більших, складних органічних молекул з менших, простих молекул є метою органічного синтезу. Органічний синтез має велике значення з багатьох причин, починаючи від тестування нещодавно розробленого механізму або методу реакції, до тиражування молекул живої природи та отримання нових молекул, які мають потенційне застосування в енергетичній, матеріальній або лікарській сферах.

Зазвичай для синтезу бажаних сполук потрібно кілька кроків, від декількох до 20 або більше, і тому було б складно візуалізувати з самого початку всі необхідні кроки. Загальна стратегія розробки синтезу полягає в тому, щоб працювати назад, тобто замість того, щоб дивитися на вихідний матеріал і вирішувати, як зробити перший крок, ми дивимося на продукт і вирішуємо, як зробити останній крок. Цей процес називається ретросинтетичним аналізом, методикою, яка часто застосовується в органічному синтезі. Тут ми представимо основні ідеї ретросинтетичного аналізу, а для практичних цілей вихідний матеріал завжди визначається для наших прикладів.

Порядок йде цільова сполука, попередник 1, попередник 2, вихідний матеріал. Фактичний синтетичний напрямок зворотне. — Малюнок 9.6a Ретросинтетичний аналіз

Ретросинтетичний аналіз зазвичай може бути показаний вищевказаним способом, при цьому відкриті стрілки вказують на те, що аналіз зворотний. Спочатку ми ідентифікуємо попередник 1, який може реагувати за один крок, щоб зробити цільову сполуку, потім визначити наступний попередник, який може реагувати, щоб дати попередник 1, і повторюємо процес, поки не досягнемо вихідного матеріалу. Зверніть увагу, що аналіз - це спосіб показати «мислення або ідеї» для вирішення проблеми, тому зазвичай реагенти/умови, необхідні для кожного кроку, не вказуються, поки маршрут синтезу не буде записаний у прямому напрямку. Також дуже можливо, що ви можете придумати кілька маршрутів, з різними попередниками, тоді найбільш ефективний маршрут синтезу можна визначити, оцінивши можливі переваги та недоліки кожного шляху.

Приклади

Розробити шлях синтезу метоксибензолу, починаючи з толуолу.

Підхід: Цільова сполука - ефір. Ми дізналися, що реакція S _N 2 є розумним способом введення різних функціональних груп шляхом застосування різних нуклеофілів (розділ 7.3), що говорить, що реакція між CH ₃ O ^- (нуклеофілом) і галогенідом дає потрібний ефір, і галогенід може бути «попередник 1». Потім галогенідний попередник може бути безпосередньо пов'язаний з вихідним матеріалом, толуолом, через галогенацію, яку ми щойно дізналися в цьому розділі. Це простий приклад, який передбачає лише два кроки.

Рішення:

Потім аналіз може бути перенесений на вирішення питання, показавши реакції в прямому напрямку і включити реагенти/стан для кожного кроку.

Синтез маршруту проектування є досить складною темою, яка потребує багато практик. Для того, щоб зробити це добре, ви повинні бути добре знайомі з усіма типами реакцій з точки зору того, як трансформуються функціональні групи, і які реагенти та умови беруть участь. Іноді деякі особливості реакції, такі як стереохімія, також будуть корисні.

Вправи 9.4 Розробити маршрут синтезу.

Відповіді на практичні питання Глава 9