L'elaborazione di un " albero di sintesi " basato sulla generazione di molecole intermedie o precursori, passo dopo passo in direzione antitetica (retrosintesi), cioè partendo dalla molecola obiettivo, costituisce un metodo che può essere meglio compreso considerando i seguenti principi generali di detto processo.

1.        Inizia con la struttura finale (MOb). Partendo dalla struttura finale, la molecola bersaglio, lavora a ritroso (retrosintesi) fino ad ottenere materie prime facilmente accessibili. Se la materia prima di partenza è specificata nel problema di sintesi, ciò limita solo il numero di possibili percorsi sintetici da affrontare.

2.        Caratterizzazione della molecola bersaglio (MOb ). Quando si esamina la struttura della molecola bersaglio, è necessario rispondere alle seguenti domande:

A.        Che tipo di composto è?

B.        Quale/i gruppo/i funzionale/i contiene?

C.        Qual è la natura dello scheletro di carbonio?

D.        La molecola ha una catena alchilica normale o ramificata?

E.        Contiene anelli e sono cicloalchilici o aromatici?

F.          Il MOb ha una simmetria reale o potenziale?

3.        Il Gruppo Funzionale .   A tal proposito, sarà bene rispondere anche alle seguenti domande:

A.        È nota la reattività, la sensibilità e l'instabilità dei gruppi funzionali che il MOb possiede?

B.        Quali metodi generali sono disponibili per la sua preparazione?

C.        Quale di essi è applicabile allo specifico gruppo funzionale della molecola problematica?

4.        Aspetti stereochimici . Sarà analizzato nel MOb, preferibilmente:

A.        centri di chiralità

B.        Sagomatura e configurazione degli anelli

C.        Effetti di prossimità tra gruppi

5.        Lo scheletro di carbonato . Il problema principale nella maggior parte delle sintesi organiche è la costruzione dello scheletro di carbonio. Lo scambio di gruppi funzionali (IGF) è spesso semplice da eseguire, come il chetone con l'alcol, l'aldeide con l'acido o l'alcol con il bromuro.   Le domande che vengono poste riguardo alla costruzione dei collegamenti CC sono correlate a quelle che sono già state sollevate riguardo al gruppo funzionale.

A.        Alcuni dei metodi disponibili per formare gruppi funzionali sono applicabili per generare collegamenti CC?

B.        Il metodo è compatibile con lo specifico scheletro di carbonio della molecola target? Se non è.

C.        Esiste una procedura per formare una catena di carbonio che produca una funzione convertibile in quella richiesta?

6.        Molecole Precursori (PM)

L'analisi della struttura della molecola problematica e la considerazione delle domande poste nei passaggi da 1) a 5), daranno origine a due possibili tipi di molecole precursori. Uno di essi contiene un gruppo funzionale equivalente a quello della struttura finale.

L'altro è un composto con meno atomi di carbonio rispetto alla molecola bersaglio. Quando questi ultimi vengono riuniti, si ottiene la catena di carbonio finale e la funzionalità richiesta.

La generazione di uno qualsiasi di questi tipi di molecole precursori dovrebbe comportare una semplificazione del problema.

In generale, se un percorso proiettato porta a precursori più difficili da sintetizzare rispetto al problema stesso (target), occorre cercare un altro percorso.

 

Fig. 1. ALBERO DI SINTESI

La generazione di molecole precursori, fino a   raggiungendo i materiali di partenza, genera una serie di strutture, che insieme formano una specie di albero, fig.1. Da qui deriva il nome del metodo sintetico.  

 

Applicazione del metodo dell'albero di sintesi

Proporre un progetto di sintesi, partendo da materiali semplici ed economici, per le seguenti molecole:

MOb 01 : 2,3-dimetil-2-pentene.

Soluzione.

MOb.01 è un alchene non simmetrico e ricordiamo che i migliori substrati o precursori per gli alcheni sono gli alcoli o gli alogenuri alchilici, che formano il corrispondente alchene mediante reazioni di eliminazione.

Pertanto, una buona molecola precursore (o migliore substrato) per MOb 01 sarà il 2,3-dimetil-3-pentanolo che, trattato con acido solforico concentrato, produrrà MOb 01.

Questo alcol potrebbe essere stato preparato da altre molecole precursori come il 2-butanone e un reagente di Grignard, il bromuro di magnesio isopropilico, che si ottiene dal bromuro di isopropile con Mg metallico.

Il bromuro richiesto viene preparato da alcool isopropilico e tribromuro di fosforo.