МЕТОДОЛОГИИ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Полный синтез органического соединения каждый раз требовал бы начинать с элементов, из которых оно состоит. Однако хорошо известно, что из элементов можно получать простые органические соединения, такие как мочевина, метан, метанол, ацетилен, уксусная кислота, этанол и так далее, можно строить все более сложные структуры.
Однако это не практично и не необходимо, поскольку существует большое количество органических соединений, которые коммерчески доступны или экономически доступны, и их можно использовать в качестве исходных материалов. Строго говоря, все они происходят из элементов, из которых они состоят или могут быть получены из них, поэтому любой синтез, предпринятый из этого сырья, будет «формально» тотальным синтезом.
Методологии синтеза, необходимые для успешного синтеза, менялись с течением времени и развитием самой химии как науки, поэтому известны следующие:
- Методика «прямой ассоциации»
- Методология «промежуточного подхода»
- Методика «логического анализа»
МЕТОДОЛОГИЯ ПРЯМОГО ПАРТНЕРСТВА
Эта методология, после больших усилий выдающихся химиков, привела в 19 и начале 20 веков к получению многих представляющих интерес молекул, таких как:
Альфа-терпинеол (Перкин 1904)
Камфора (К. Комппа 1093, Перкин 1904).
Тропинон (Р. Вильштеттер, 1901 г., Робинсон, 1917 г.)
В этой методологии ряд субструктур или звеньев распознается непосредственно в структуре молекулы-мишени (MOb), которые могут быть надлежащим образом помещены в структуру молекулы-мишени или молекулы-предшественника с использованием известных реакций.
Как правило, существует тенденция вводить группы в одну стадию, что требует от химика обширных знаний об органических реакциях и, прежде всего, большого опыта в синтезе, чтобы быть в состоянии связать конкретную реакцию с цель размещения подконструкции в желаемом месте.
Между 1920 и 1945 годами был достигнут синтез более сложных молекул, основанный на знании реакций образования полициклических молекул и подробном подходе, который позволил бы применять эти методы.
После Второй мировой войны и до 1960 г. она вышла на новый уровень сложности благодаря формулировке механизмов органических реакций, внедрению конформационного анализа, развитию спектроскопических методов, применению хроматографических методов анализа и разделения, открытие и применение новых селективных реагентов.
Многие из этих синтезов, состоящих из 20 или более стадий, стали возможными благодаря предварительной оценке каждой стадии, основанной на знании механизмов реакции, реакционноспособных промежуточных соединений, стерических и электронных эффектов на реакционную способность, конформационных и стереоэлектронных эффектов. Несмотря на это, в то время каждая синтетическая задача рассматривалась как частный случай и подвергалась индивидуальному анализу. Широко использовалась интуиция, и общие методы решения проблем не применялись, настоятельно настаивали на том, что химический синтез больше похож на искусство. Одним из великих представителей этого течения является химик и лауреат Нобелевской премии (1965 г.) Р. Б. Худворд за его вклад в органический синтез, за синтез сложных молекул, таких как хинин, холестерин и др.
МЕТОДОЛОГИЯ ЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
С другой стороны, методология логического анализа имеет в качестве одного из своих сторонников и защитников другому современному химику-органику. Элиас Дж. Кори, также лауреат Нобелевской премии за вклад в синтез. Методология предполагает выбор и применение определенной стратегии, такой как тактическое использование различных ресурсов, которые предлагает нам современная органическая химия, и представляет собой «методологию, ограниченную только границами химии и творческой силой человеческого разума».
Центральным пунктом этой методологии является рациональный и глубокий анализ молекулярной структуры молекулы-мишени (MOb) и антитетически генерируемых молекул-предшественников. Этот метод известен как « метод отключения » или « метод настройки » и основан на новой парадигме органической химии, известной как РЕТРОСИНТЕЗ.
Однако использование логических и/или математических критериев в органическом синтезе, которое предполагает эта методология, нашло свое лучшее применение в серии программ с неэмпирическим подходом (логическим, математическим или базой знаний), созданных для генерации различные пути синтеза с помощью компьютера.
Дж. И. Боррелл утверждает, что «модели, используемые в этих программах, не всегда близки к химической реальности, и поэтому весьма вероятно, что предложения по синтезу не могут быть реализованы в лаборатории». Тем не менее, разъединения и посредники, которые они предлагают, оказываются ценным источником идей.
Программы этого типа, которые получили наибольшее использование и распространение, следующие:
SYNGEN (ГЕНЕРАЦИЯ SYNnthesis) (Хендриксон)
НАпадающий (Хендриксон)
LHASA (Применение логики и эвристики к синтетическому анализу) (Э. Дж. Кори)
CHAOS (компьютеризация, прикладная эвристика и органический синтез) (Ф. Серратоза)
МЕТОДОЛОГИЯ «ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПОДХОДА»
Большинство химиков-органиков планируют синтез или разрабатывают схемы синтеза, одновременно используя методологии «ассоциации». прямой» и «логический анализ», породивший, следовательно, иной подход к синтезу органических молекул; он получил название методологии «промежуточного подхода». В нем производится соединение «искусства и науки», носителями которого являются химики.
Эта богатая эвристическими действиями методология, не теряющая ретросинтетического подхода, в свою очередь, породила другие методы органического синтеза, известные как:
· «метод дерева синтеза» и
· Метод «сводного листа»
ПОДГОТОВКА ПЛАНА СИНТЕЗА .
План синтеза молекулы с определенной сложностью структуры, в рамках ретросинтетической парадигмы и независимо от метода, используемого для ее создания, учитывает следующие общие элементы:
· В принципе, необходимо знать и ознакомиться со всеми деталями строения молекулы-мишени (ММб).
· Когда речь идет о природном веществе, необходимо иметь всю возможную информацию о химическом фоне молекулы и, следовательно, делать выводы о ее вероятных свойствах, так же как важно знать ее физические свойства.
· « Золотое правило» разработки плана синтеза состоит в том, чтобы действовать в направлении, противоположном тому, которому будут следовать на практике в химической лаборатории. Он начинается с MOb, и выполняется «мысленная деградация» его структуры, в результате которой создается последовательность молекул- предшественников , которые также подвергаются аналогичному анализу до тех пор, пока не будут получены исходные материалы , которые, в свою очередь, должны быть простыми и доступными. .
