Ретросинтетический анализ - это метод решения проблем при планировании органического синтеза . Это достигается путем преобразования целевой молекулы в более простые структуры-предшественники независимо от любой потенциальной реакционной способности / взаимодействия с реагентами. Каждый материал-прекурсор исследуют одним и тем же методом. Эта процедура повторяется до тех пор, пока не будут получены простые или коммерчески доступные структуры. Эти более простые / коммерчески доступные соединения можно использовать для синтеза целевой молекулы. Э.Дж. Кори формализовал эту концепцию в своей книге «Логика химического синтеза» . [1] [2] [3]
Сила ретросинтетического анализа становится очевидной при разработке синтеза. Цель ретросинтетического анализа - структурное упрощение. Часто синтез будет иметь более одного возможного пути синтеза. Ретросинтез хорошо подходит для открытия различных синтетических путей и их логического и прямого сравнения. [4] База данных может использоваться на каждом этапе анализа, чтобы определить, существует ли уже компонент в литературе. В этом случае дальнейшее исследование этого комплекса не потребуется. Если это соединение существует, это может быть отправной точкой для дальнейших шагов по достижению синтеза.
Определения
- Отключение
- Этап ретросинтеза, включающий разрыв связи с образованием двух (или более) синтонов .
- Ретрон
- Минимальная молекулярная субструктура, допускающая определенные преобразования.
- Ретросинтетическое дерево
- Ориентированный ациклический граф нескольких (или всех) можно retrosyntheses из одной цели.
- Synthon
- Фрагмент соединения, который способствует синтезу, полученный из этой целевой молекулы. Синтон и соответствующий коммерчески доступный синтетический эквивалент показаны ниже:
- Цель
- Желаемое конечное соединение.
- Преобразовать
- Обратная синтетическая реакция; формирование исходных материалов из единого продукта.
Пример
Пример позволит легко понять концепцию ретросинтетического анализа.
При планировании синтеза фенилуксусной кислоты идентифицируют два синтона. Нуклеофильная группа «-COOH» и электрофильная группа «PhCH 2 + ». Конечно, обоих синтонов не существует как таковых; синтетические эквиваленты, соответствующие синтонам, реагируют с получением желаемого продукта. В этом случае цианид - анион представляет собой синтетический эквивалент для - СООН синтона, в то время как бензилбромид это синтетический эквивалент для бензилового синтона.
Таким образом, синтез фенилуксусной кислоты, определенный ретросинтетическим анализом:
- PhCH 2 Br + NaCN → PhCH 2 CN + NaBr
- PhCH 2 CN + 2 H 2 O → PhCH 2 COOH + NH 3
На самом деле, фенилуксусная кислота была синтезирована из цианистого бензила , [5] сами по себе , подготовленной аналогичной реакции бензилхлорида с цианидом натрия . [6]
Стратегии
Функциональные групповые стратегии
Манипуляции с функциональными группами могут привести к значительному снижению молекулярной сложности.
Стереохимические стратегии
Многочисленные химические мишени предъявляют определенные стереохимические требования. Стереохимические преобразования (такие как перегруппировка Клайзена и реакция Мицунобу ) могут удалить или передать желаемую хиральность, что упрощает цель.
Структурно-целевые стратегии
Направление синтеза к желаемому промежуточному звену может значительно сузить фокус анализа. Это позволяет использовать методы двунаправленного поиска.
Стратегии на основе преобразований
Применение преобразований к ретросинтетическому анализу может привести к значительному снижению молекулярной сложности. К сожалению, мощные ретроны, основанные на трансформации, редко присутствуют в сложных молекулах, и часто требуются дополнительные этапы синтеза, чтобы установить их присутствие.
Топологические стратегии
Идентификация одного или нескольких разрывов ключевых связей может привести к идентификации ключевых подструктур или затруднить идентификацию преобразований перегруппировки для идентификации ключевых структур.
- Приветствуются отключения, сохраняющие кольцевые структуры.
- Отключения, которые создают кольца, состоящие из более чем 7 элементов, не приветствуются.
- Отключение требует творчества.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ EJ Кори, XM. Ченг (1995). Логика химического синтеза . Нью-Йорк: Вили. ISBN 978-0-471-11594-6.
- ^ Э. Дж. Кори (1988). «Ретросинтетическое мышление - основы и примеры». Chem. Soc. Откр. 17 : 111–133. DOI : 10.1039 / CS9881700111 .
- ^ Э. Дж. Кори (1991). «Логика химического синтеза: многоступенчатый синтез сложных карбогенных молекул (Нобелевская лекция)» (Перепечатка) . Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 30 (5): 455–465. DOI : 10.1002 / anie.199104553 .
- ^ Джеймс Лоу и др.: «Дизайнер маршрутов: инструмент ретросинтетического анализа, использующий автоматическое создание ретросинтетических правил», Журнал химической информации и моделирования (ACS JCIM) Дата публикации (Интернет): 6 февраля 2009 г .; DOI : 10.1021 / ci800228y , http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ci800228y
- ^ Вильгельм Веннер (1963). «Фенилацетамид» . Органический синтез .; Сборник , 4 , с. 760
- ^ Роджер Адамс; А.Ф. Таль (1941). «Цианид бензила» . Органический синтез .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Сборник , 1 , стр. 107
Внешние ссылки
- Центр молекулярной и биомолекулярной информатики
- Презентация ARChem Route Designer, ACS, Филадельфия, сентябрь 2008 г. Для получения дополнительной информации об ARChem см. Страницы SimBioSys .
- Инструмент планирования ретросинтеза: ICSynth от InfoChem
- Spaya, Бесплатное программное обеспечение, предложенное Iktos