L'élaboration d'un « arbre de synthèse » basé sur la génération de molécules intermédiaires ou précurseurs, pas à pas dans le sens antithétique (rétrosynthèse), c'est-à-dire à partir de la molécule objectif, constitue une méthode qui peut être mieux comprise en considérant les principes généraux suivants dudit processus.

1.        Commencez par la structure finale (MOb). A partir de la structure finale, la molécule cible, travailler à rebours (rétrosynthèse) jusqu'à l'obtention de matières premières facilement accessibles. Si la matière première de départ est précisée dans le problème de synthèse, cela ne fait que limiter le nombre de voies de synthèse possibles à aborder.

2.        Caractérisation de la molécule cible (MOb ). Lors de l'examen de la structure de la molécule cible, il est nécessaire de répondre aux questions suivantes :

pour.        De quel type de composé s'agit-il ?

b.        Quel(s) groupe(s) fonctionnel(s) contient-il ?

c.        Quelle est la nature du squelette carboné ?

d.        La molécule possède-t-elle une chaîne alkyle normale ou ramifiée ?

et.        Contient-il des cycles et sont-ils cycloalkyles ou aromatiques ?

F.          Le MOb a-t-il une symétrie réelle ou potentielle ?

3.        Le groupe fonctionnel .   À cet égard, il sera également bon de répondre aux questions suivantes :

pour.        La réactivité, la sensibilité et l'instabilité des groupes fonctionnels que possède le MOb sont-elles connues ?

b.        Quelles méthodes générales sont disponibles pour sa préparation?

c.        Lequel d'entre eux est applicable au groupe fonctionnel spécifique de la molécule problématique ?

4.        Aspects stéréochimiques . Il sera analysé dans le MOb, de préférence :

pour.        centres de chiralité

b.        Façonnage et configuration des anneaux

c.        Effets de proximité entre groupes

5.        Le squelette carbonaté . Le principal problème dans la plupart des synthèses organiques est la construction du squelette carboné. L'échange de groupes fonctionnels (IGF) est souvent simple à faire, comme la cétone en alcool, l'aldéhyde en acide ou l'alcool en bromure.   Les questions posées sur la construction des liens CC sont en lien avec celles qui ont déjà été posées sur le groupe fonctionnel.

pour.        Certaines des méthodes disponibles pour former des groupes fonctionnels sont-elles applicables pour générer des liens CC ? Si oui.

b.        La méthode est-elle compatible avec le squelette carboné spécifique de la molécule cible ? Si ce n'est pas le cas.

c.        Existe-t-il une procédure pour former une chaîne carbonée produisant une fonction convertible en celle requise ?

6.        Molécules précurseurs (MP)

L'analyse de la structure de la molécule problématique et la prise en compte des questions posées dans les étapes 1) à 5), donneront lieu à deux types possibles de molécules précurseurs. L'un d'eux contient un groupement fonctionnel équivalent à celui de la structure finale.

L'autre est un composé avec moins d'atomes de carbone que la molécule cible. Lorsque ces derniers sont réunis, la chaîne carbonée finale et la fonctionnalité requise sont atteintes.

La génération de l'un quelconque de ces types de molécules précurseurs devrait entraîner une simplification du problème.

En général, si un chemin projeté conduit à des précurseurs plus difficiles à synthétiser que le problème lui-même (cible), un autre chemin doit être recherché.

 

Fig. 1. ARBRE DE SYNTHÈSE

La génération de molécules précurseurs, jusqu'à   atteignant les matériaux de départ, génère une série de structures, qui forment ensemble une sorte d'arbre, fig.1. C'est de là que vient le nom de la méthode de synthèse.  

 

Application de la méthode de l'arbre de synthèse

Proposer un design de synthèse, à partir de matériaux simples et abordables, pour les molécules suivantes :

MOb 01 : 2,3-diméthyl-2-pentène.

Solution.

MOb.01 est un alcène non symétrique et rappelons que les meilleurs substrats ou précurseurs d'alcènes sont les alcools ou les halogénures d'alkyle, qui forment l'alcène correspondant par des réactions d'élimination.

Par conséquent, une bonne molécule précurseur (ou un meilleur substrat) pour MOb 01 sera le 2,3-diméthyl-3-pentanol, qui, traité avec de l'acide sulfurique concentré, produira MOb 01.

Cet alcool aurait pu être préparé à partir d'autres molécules précurseurs comme la 2-butanone et un réactif de Grignard, le bromure d'isopropylmagnésium, qui est obtenu à partir de bromure d'isopropyle avec du Mg métallique.

Le bromure requis est préparé à partir d'alcool isopropylique et de tribromure de phosphore.