METHODEN DER ORGANISCHEN SYNTHESE
Die Totalsynthese einer organischen Verbindung müsste jedes Mal von den Elementen ausgehen, aus denen sie besteht. Es ist jedoch bekannt, dass aus den Elementen einfache organische Verbindungen wie Harnstoff, Methan, Methanol, Acetylen, Essigsäure, Ethanol usw. gewonnen werden können und immer komplexere Strukturen aufgebaut werden können.
Dies ist jedoch weder praktikabel noch notwendig, da es eine Vielzahl von organischen Verbindungen gibt, die im Handel oder wirtschaftlich erhältlich sind und als Ausgangsmaterialien verwendet werden können. Streng genommen leiten sich alle von den Elementen ab, aus denen sie bestehen oder abgeleitet werden können, so dass jede Synthese, die aus diesen Rohstoffen unternommen wird, „formal“ eine Totalsynthese ist.
Die Synthesemethoden für eine erfolgreiche Synthese haben sich im Laufe der Zeit und der Entwicklung der Chemie selbst als Wissenschaft geändert, daher sind die folgenden bekannt:
- Methodik der „direkten Assoziation“
- Methodik des „Zwischenansatzes“
- Methodik der "logischen Analyse"
METHODE DER DIREKTEN PARTNERSCHAFT
Diese Methodik führte nach großen Bemühungen prominenter Chemiker im 19. und frühen 20. Jahrhundert zur Gewinnung vieler interessanter Moleküle, wie zum Beispiel:
Alpha-Terpineol (Perkin 1904)
Kampfer (C. Komppa 1093, Perkin 1904
Tropinon (R. Willstätter 1901, Robinson 1917)
Bei dieser Methodik wird eine Reihe von Unterstrukturen oder Einheiten direkt in der Struktur des Zielmoleküls (MOb) erkannt, die unter Verwendung bekannter Reaktionen in geeigneter Weise in der Struktur des Ziel- oder Vorläufermoleküls platziert werden können.
Generell besteht die Tendenz, Gruppen in einem einzigen Schritt einzuführen, was vom Chemiker umfangreiches Wissen über organische Reaktionen und vor allem viel Erfahrung in der Synthese erfordert, um eine bestimmte Reaktion mit diesen in Verbindung bringen zu können Ziel, die Unterkonstruktion an der gewünschten Stelle zu platzieren.
Zwischen 1920 und 1945 gelang die Synthese komplexerer Moleküle, die auf der Kenntnis von Reaktionen zur Bildung polycyclischer Moleküle und auf einem detaillierten Ansatz basierten, der die Anwendung dieser Methoden ermöglichte.
Nach dem Zweiten Weltkrieg und bis 1960 erreichte es dank der Formulierung der Mechanismen organischer Reaktionen, der Einführung der Konformationsanalyse, der Entwicklung spektroskopischer Methoden, der Verwendung chromatographischer Analyse- und Trennmethoden und einer weiteren Stufe der Verfeinerung die Entdeckung und Anwendung neuer selektiver Reagenzien.
Viele dieser Synthesen mit 20 oder mehr Schritten wurden durch vorherige Bewertung jedes Schritts basierend auf der Kenntnis von Reaktionsmechanismen, reaktiven Zwischenprodukten, sterischen und elektronischen Auswirkungen auf die Reaktivität, konformativen und stereoelektronischen Effekten ermöglicht. Trotzdem wurde damals jedes synthetische Problem als Spezialfall und mit einer individuellen Analyse angegangen. Es wurde viel von der Intuition Gebrauch gemacht und allgemeine Problemlösungstechniken wurden nicht angewendet, es wurde stark darauf bestanden, dass die chemische Synthese eher einer Kunst gleicht. Einer der großen Vertreter dieser Strömung ist der Chemiker und Nobelpreisträger (1965) RB Hoodward, für seinen Beitrag zur organischen Synthese, mit der Synthese komplexer Moleküle wie Chinin, Cholesterin usw.
LOGISCHE ANALYSEMETHODE
Andererseits gehört die Methodik der logischen Analyse zu ihren Befürwortern und Verteidigern zu einem anderen zeitgenössischen organischen Chemiker. Elías J. Corey, ebenfalls Nobelpreisträger für seinen Beitrag zur Synthese. Die Methodik setzt die Wahl und Anwendung einer bestimmten Strategie voraus, wie die taktische Nutzung der verschiedenen Ressourcen, die uns die moderne organische Chemie bietet, und stellt "eine Methodik dar, die nur durch die Grenzen der Chemie und die kreative Kraft der menschlichen Intelligenz begrenzt ist".
Der zentrale Punkt dieser Methodik ist eine rationale und durchdringende Analyse der molekularen Struktur des Zielmoleküls (MOb) und der gegensätzlich erzeugten Vorläufermoleküle. Die Methode ist als „ Trennungsmethode “ oder „ Einstimmungsmethode “ bekannt und basiert auf einem neuen Paradigma der organischen Chemie, bekannt als die RETROSYNTHESE.
Die Verwendung logischer und/oder mathematischer Kriterien in einer organischen Synthese, die diese Methodik voraussetzt, hat jedoch ihre beste Anwendung in einer Reihe von Software mit einem nicht-empirischen Ansatz (logisch, mathematisch oder wissensbasiert) gefunden, die geschaffen wurde, um die verschiedene Synthesewege mit Hilfe eines Computers.
JI Borrell bestätigt, dass "die in diesen Programmen verwendeten Modelle der chemischen Realität nicht immer nahe kommen und es daher sehr wahrscheinlich ist, dass die Synthesevorschläge im Labor nicht verwirklicht werden können." Die von ihnen vorgeschlagenen Verbindungsstellen und Vermittler entpuppen sich jedoch als wertvolle Ideenquelle.
Die Programme dieser Art, die den größten Gebrauch und die größte Verbreitung gefunden haben, sind die folgenden:
SYNGEN (SYNnthesis GENeration) (Hendrickson)
VORWÄRTS (Hendrickson)
LHASA (Logik und Heuristik angewandt auf die synthetische Analyse) (EJ Corey)
CHAOS (Computerisierung und angewandte Heuristik und organische Synthese) (F. Serratosa)
METHODIK DES „INTERMEDIATE APPROACH“
Die Mehrheit der organischen Chemiker plant Synthesen oder arbeitet Synthesedesigns aus, wobei sie gleichzeitig von "Assoziations"-Methoden Gebrauch macht. direkte“ und „logische Analyse“, was folglich zu einer anderen Herangehensweise an die Synthese organischer Moleküle geführt hat; es wurde der Name der Methodik des "Zwischenansatzes" gegeben. Darin wird die Verbindung von „Kunst und Wissenschaft“ hergestellt, deren Träger die Chemiker sind.
Diese an heuristischen Aktionen reiche Methodik, die den retrosynthetischen Ansatz nicht verliert, hat wiederum andere Methoden der organischen Synthese hervorgebracht, die bekannt sind als:
· Die „Synthesebaummethode“ und
· Die „Zusammenfassungsblatt-Methode“
ERSTELLUNG EINES SYNTHESEPLANS .
Ein Syntheseplan für ein Molekül mit einer bestimmten Komplexität in seiner Struktur berücksichtigt innerhalb des retrosynthetischen Paradigmas und unabhängig von der für sein Design verwendeten Methode die folgenden allgemeinen Elemente:
· Grundsätzlich muss man alle strukturellen Details des Zielmoleküls (MOb) kennen und sich damit vertraut machen.
· Wenn es um einen Naturstoff geht, ist es notwendig, alle möglichen Informationen über den chemischen Hintergrund des Moleküls zu haben und folglich seine wahrscheinlichen Eigenschaften abzuleiten, da es auch wichtig ist, seine physikalischen Eigenschaften zu kennen.
· Die "goldene Regel" zur Entwicklung eines Syntheseplans lautet, in die entgegengesetzte Richtung (antithetisch) zu der zu gehen, die in der Praxis im chemischen Labor befolgt wird. Es beginnt mit dem MOb und es wird ein „mentaler Abbau“ seiner Struktur durchgeführt, der eine Sequenz von Vorläufermolekülen erzeugt , die ebenfalls einer ähnlichen Analyse unterzogen werden, bis man zu den Ausgangsmaterialien gelangt , die wiederum einfach und leicht erschwinglich sein müssen .
