La síntesis orgánica, corazón de la química orgánica, es una actividad esencialmente heurística, es decir, es un proceso donde se fusionan las actividades creadoras del pensamiento lógico altamente predictivas y los procedimientos empíricos, ricos en elaboración artística, que hacen del químico orgánico un verdadero innovador.

Como todo método, el “método de las desconexiones o del sintón”, tiene su estructura, simbología y lenguaje propios, que inicialmente deben de ser asimilados y comprendidos, por quiénes se disponen a utilizar esta herramienta sintética.

El método de síntesis de las desconexiones o del sintón, comprende  dos fases;

*      Fase de análisis retrosintético. En él, se muestra todas las transformaciones que se realizarán en el proceso de simplificar la estructura de la Molécula Objetivo, hasta arribar a los materiales simples de partida. Se puede mencionar que en esta fase, el químico, diseña la estrategia que va a asumir y que fue pensada en  procura de alcanzar una  síntesis exitosa de la Molécula Objetivo

*      Fase de síntesis. En donde lo “pensado”, en base a criterios de racionalidad mecanística y de reactividad de los compuestos orgánicos, se concreta en una ruta de síntesis, que será escrita, tal cual se espera ocurra en el laboratorio químico. Es donde aflora la experiencia y manifiesta el “arte de hacer o  inventar” del químico, es decir la Heurística de la química orgánica.

Los  términos, definiciones u operaciones de síntesis, recurrentemente utilizados en este método, son los siguientes:

Molécula Objetivo (MOb).

Se denomina así, a toda molécula que se desea sintetizar o preparar a partir de materiales simples y asequibles, que en un problema, pueden estar previamente definidos o estar ajustados a las opciones que el químico genere en su plan o diseño de síntesis.

Transformación. (flecha.png).

La flecha unidireccional especial de retrosíntesis, debe entenderse como una representación simbólica de la expresión “se prepara a partir de” y también representa algún tipo de transformación en la estructura de la MOb, que el químico propone, basado en reacciones y mecanismos de reacción conocidos, con la finalidad de arribar a la estructura de los sintones, sintones quirales (quirones) o simplemente equivalentes sintéticos; cuya reacción forma o produce la molécula sometida a análisis retrosintético.

Los tipos de transformación al que se hace referencia, en realidad son operaciones retrosintéticas como las: Desconexiones, Reconexiones, Reordenamientos, Interconversión de Grupos Funcionales (IGF), Adición de Grupos Funcionales (AGF), Supresión de Grupos Funcionales (SGF), etc.

Desconexión.

Es una operación retrosintética que representa la ruptura imaginaria del o los enlaces químicos, que se habrían formado en la molécula objetivo, a partir de los sintones o más precisamente de sus equivalentes sintéticos (moléculas precursoras), postuladas.

Se puede entender la misma como la inversa de una reacción química, se representa por una flecha (muy distinta a la de una reacción química o de condiciones de equilibrio) y una línea ondulada cruzada sobre el enlace que se “desconectará”.

Incluso es posible colocar sobre la flecha la desconexión que se propone: C-C, C-S. C-X, C-O, C-N. etc.. También se puede escribir sobre la flecha de retrosíntesis, expresiones que nos vinculan al tipo de reacción que se utilizará, en la formación de la MOb, a partir de los equivalentes sintéticos, como  por ejemplo: retro-Diels–Alder, retro-Aldol o  r-Dieckmann,  r–Friedel– Crafts. Etc.

desconexin.png

 

En otros casos, se puede escribir el modelo de desconexión que se está utilizando, así por ejemplo, es común encontrar: 1, 3-diO, 1,4 –diCO, 1,5-diCO o α, β-insatCO. Etc.

Por consiguiente, en una molécula dioxigenada, se puede esperar que se produzcan, las siguientes desconexiones:

*      Desconexiones Heterolíticas,

*      Desconexiones Homolíticas o de radicales

*      Desconexiones Electrocíclicas

*      Desconexiones de Reordenamiento

Conexión (o reconexión).

Es la operación sintética de reconectar dos puntos de la Molécula Objetivo, en lo que llegaría a ser la molécula precursora. Consiguientemente la reacción estaría vinculada a la ruptura del enlace “reconectado”

reconexin.png

Un ejemplo típico de reconexión se tiene en las Moléculas que se obtuvieron por la apertura de un enlace químico, como es el caso, por ejemplo, de la ozonólisis de los alquenos, que proporcionan productos que para su síntesis debe empezarse por la operación de reconexión

Reordenamiento. La operación de transformación, que permite reubicar una subestructura de la MOb que se somete a análisis retrosintético, para establecer las estructuras de los sintones o equivalentes sintéticos (moléculas precursoras), se denomina reordenamiento. La reacción que ocurre entre las moléculas precursoras, será una reacción de transposición.

reordenamiento.png

La transposición pinacolínica, el reordenamiento de Fríes, la transposición de Beckmann, la transposición de Curtius y la transposición de Claisen.

Son algunos ejemplos típicos de transposición, cuyos productos requerirán un reordenamiento de sus componentes estructurales en la operación de transformación, para llegar a su molécula precursora.

Retroelectrocíclica.

Es posible postular un desconexión simultánea por dos enlaces, que se asume fueron formados por una

ciclacin.png

reacción concertada pericíclica, esto es muy común si en la MOb, está presente una estructura, que muy bien se puede asemejar a la estructura de un “Aducto de Diels-Alder” o simplemente, a moléculas con centros de insaturación que justifiquen la ciclación

Interconversión de Grupos Funcionales (IGF).

Es el proceso por el cual el grupo(s)  funcional(es) de la molécula sometida a un análisis retrosintético, es convertido en otro grupo funcional, ubicado en la estructura del sintón o equivalente sintético (molécula precursora) que a través de una reacción normal de sustitución, eliminación, adición, transposición, oxidación o reducción, se transformará en el grupo funcional de la molécula que se desea obtener.

igf.png

La reversa de un IGF, es la reacción química. Se representa por la flecha: flecha.png con las siglas IGF u otras que representen operaciones de retrosíntesis, sobre ella

Adición de Grupo Funcional (AGF).

Es la adición de un nuevo grupo funcional en la estructura de la molécula precursora (equivalente sintético), que se transformará en la MOb a través de una reacción orgánica, donde se remueva el grupo añadido.

agf.png

El propósito de introducir este nuevo grupo funcional, normalmente es el de facilitar que en la estructura de la molécula precursora (sintón, molécula intermedia, equivalente sintético) se pueda efectuar una posterior  operación sintética, que podría ser por ejemplo: Una simple desconexión, ya que el grupo funcional adicionado podría estabilizar la estructura del sintón resultante de la desconexión, activar o desactivar la molécula para alguna otra reacción química de la misma.

Retiro de Grupo Funcional (RGF) ó Supresión de Grupo Funcional (SGF)

Esta operación retrosintética de transformación, permite que en la molécula precursora a partir de la cual se preparará la MOb, se suprima un grupo funcional, el mismo que en la etapa de síntesis tendrá que introducirse

rgf.png

en la estructura de la MOb, a través de algún tipo de reacción, como ser por ejemplo, adición, transposición, etc.

Sintón.

En general se llama así, a la especie química que resulta casi siempre de una desconexión de algún enlace de la MOb. Este fragmento puede poseer una carga negativa o positiva o ser un diradical, que podrían estar totalmente justificados por la estructura que soportan las cargas o contener electrones no apareados. Estos son los denominados sintones lógicos, o que la estructura resultante de la desconexión, presente una especie química que no justifique plenamente el tipo de carga, a los que se denomina sintones “ilógicos” o sintones “anómalos”. Si el sintón resultante es quiral, se denomina Quirón.

Equivalente sintético (molécula precursora).

En todo caso un sintón es una especie química que no puede ser utilizado directamente en una reacción química, unas veces debido a su inestabilidad y otras a que es una especie que no existe, para ello será necesario efectuar previamente un proceso de abstracción sobre la estructura del sintón, para llegar a justificar su existencia a través de otra molécula denominada como equivalente sintético. De modo que este último, el equivalente sintético, o molécula precursora, sea una molécula real que actúe como los sintones generados por la desconexión efectuada en la MOb.

Tautomerización.

Permite explicar la vigencia de un tautómero que se halla en equilibrio con una molécula precursora y cuya estructura permite explicar y entender una posterior operación sintética en el diseño de síntesis.

 

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