MÉTHODES DE SYNTHÈSE ORGANIQUE
La synthèse totale d'un composé organique nécessiterait de partir à chaque fois des éléments qui le composent. Cependant, il est bien connu que des composés organiques simples tels que l'urée, le méthane, le méthanol, l'acétylène, l'acide acétique, l'éthanol peuvent être obtenus à partir des éléments, etc., des structures de plus en plus complexes peuvent être construites.
Cependant, cela n'est ni pratique ni nécessaire car il existe un grand nombre de composés organiques qui sont disponibles dans le commerce ou économiquement disponibles et ceux-ci peuvent être utilisés comme matières premières. Au sens strict, tous dérivent des éléments qui les composent ou peuvent en dériver, ainsi toute synthèse entreprise à partir de ces matières premières sera « formellement » une synthèse totale.
Les méthodologies de synthèse pour faire face à une synthèse réussie ont changé avec le temps et le développement de la chimie elle-même en tant que science, d'où les éléments suivants :
- Méthodologie de « l'association directe »
- Méthodologie de « l'approche intermédiaire »
- Méthodologie de "l'analyse logique"
MÉTHODOLOGIE DU PARTENARIAT DIRECT
Cette méthodologie, après de grands efforts d'éminents chimistes, a conduit au XIXe et au début du XXe siècle à l'obtention de nombreuses molécules d'intérêt, telles que :
Alpha-Terpinéol (Perkin 1904)
Camphre (C. Komppa 1093, Perkin 1904
Tropinone (R. Willstätter 1901, Robinson 1917)
Dans cette méthodologie, une série de sous-structures ou d'unités sont reconnues directement dans la structure de la molécule cible (MOb), qui peut être placée de manière appropriée dans la structure de la molécule cible ou précurseur, en utilisant des réactions connues.
Généralement, on a tendance à insérer des groupes en une seule étape, ce qui demande au chimiste une grande connaissance des réactions organiques et surtout une grande expérience de la synthèse, afin de pouvoir associer une réaction spécifique à la objectif de placer la sous-structure à l'endroit souhaité.
Entre 1920 et 1945, on aboutit à la synthèse de molécules plus complexes qui s'appuyaient sur la connaissance des réactions pour former des molécules polycycliques et sur une approche détaillée permettant d'appliquer ces méthodes.
Après la Seconde Guerre mondiale et jusqu'en 1960, elle passe à un autre niveau de sophistication grâce à la formulation des mécanismes des réactions organiques, l'introduction de l'analyse conformationnelle, le développement des méthodes spectroscopiques, l'utilisation des méthodes chromatographiques d'analyse et de séparation, et la découverte et l'application de nouveaux réactifs sélectifs.
Beaucoup de ces synthèses qui comportaient 20 étapes ou plus ont été rendues possibles par une évaluation préalable de chaque étape basée sur la connaissance des mécanismes de réaction, des intermédiaires réactifs, des effets stériques et électroniques sur la réactivité, des effets conformationnels et stéréoélectroniques. Malgré cela, à cette époque, chaque problème synthétique était traité comme un cas particulier et avec une analyse individualisée. On a beaucoup utilisé l'intuition et les techniques générales de résolution de problèmes n'ont pas été appliquées, on a fortement insisté sur le fait que la synthèse chimique ressemblait plus à un art. L'un des grands représentants de ce courant est le chimiste et prix Nobel (1965) RB Hoodward, pour sa contribution à la synthèse organique, avec la synthèse de molécules complexes comme la quinine, le cholestérol, etc.
MÉTHODOLOGIE DE L'ANALYSE LOGIQUE
D'autre part, la méthodologie de l'analyse logique a pour l'un de ses promoteurs et défenseurs à un autre chimiste organique contemporain. Elías J. Corey, également lauréat du prix Nobel pour sa contribution à la synthèse. La méthodologie suppose le choix et l'application d'une certaine stratégie telle que l'utilisation tactique des différentes ressources que nous offre la chimie organique moderne et constitue "une méthodologie limitée uniquement par les frontières de la chimie et la puissance créatrice de l'intelligence humaine"
Le point central de cette méthodologie est une analyse rationnelle et approfondie de la structure moléculaire de la molécule cible (MOb) et des molécules précurseurs générées de manière antithétique. La méthode est connue sous le nom de « méthode de déconnexion » ou « méthode d'harmonisation » et est basée sur un nouveau paradigme de la chimie organique, connu sous le nom de la RÉTROSYNTHÈSE.
Cependant, l'utilisation de critères logiques et/ou mathématiques dans une synthèse organique, que suppose cette méthodologie, a trouvé sa meilleure application dans une série de Logiciels à approche non empirique (logique, mathématique ou base de connaissances), créés pour générer les différentes voies de synthèse à l'aide d'un ordinateur.
JI Borrell affirme que "les modèles utilisés dans ces programmes ne sont pas toujours proches de la réalité chimique, et il est donc fort possible que les propositions de synthèse ne puissent pas se matérialiser en laboratoire". Cependant, les déconnexions et les intermédiaires qu'ils proposent s'avèrent être une source précieuse d'idées.
Les programmes de ce type, qui ont eu la plus grande utilisation et diffusion, sont les suivants :
SYNGEN (GENération de SYNnthèse) (Hendrickson)
ATTAQUANT (Hendrickson)
LHASA (Logique et heuristique appliquées à l'analyse synthétique) (EJ Corey)
CHAOS (Informatique et Heuristique Appliquée et Synthèse Organique) (F. Serratosa)
MÉTHODOLOGIE DE « L'APPROCHE INTERMÉDIAIRE »
Une majorité de chimistes organiques planifient des synthèses, ou élaborent des conceptions de synthèse, en utilisant simultanément des méthodologies "d'association". analyse directe » et « logique », qui a par conséquent donné lieu à une autre manière d'aborder la synthèse des molécules organiques ; on lui a donné le nom de méthodologie "d'approche intermédiaire". En elle, se produit la conjonction « art et science », dont les chimistes sont porteurs.
Cette méthodologie, riche en actions heuristiques, qui ne perd pas l'approche rétrosynthétique, à son tour, a donné naissance à d'autres méthodes de synthèse organique, connues sous le nom de :
· La « méthode de l'arbre de synthèse » et
· La « méthode de la fiche récapitulative »
PRÉPARATION D'UN PLAN DE SYNTHÈSE .
Un plan de synthèse d'une molécule présentant une certaine complexité dans sa structure, au sein du paradigme rétrosynthétique et quelle que soit la méthode utilisée pour sa conception, prend en compte les éléments généraux suivants :
· En principe, il faut connaître et se familiariser avec tous les détails structurels de la molécule cible (MOb).
· Lorsqu'il s'agit d'une substance naturelle, il est nécessaire d'avoir toutes les informations possibles sur le fond chimique de la molécule et en déduire par conséquent ses propriétés probables, car il est également essentiel de connaître ses propriétés physiques.
· La "règle d'or" pour élaborer un plan de synthèse est de procéder dans le sens inverse (antithétique) de celui qui sera suivi en pratique dans le laboratoire de chimie. Cela commence par le MOb et une "dégradation mentale" de sa structure est effectuée, ce qui génère une séquence de molécules précurseurs qui sont également soumises à une analyse similaire, jusqu'à arriver aux matières premières , qui à leur tour doivent être simples et abordables. .