Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для голландской фармацевтической компании см. Synthon (компания) .

В ретросинтетическом анализе , A синтон гипотетический блок в пределах целевой молекулы , которая представляет собой потенциальный исходный реагент в ретроактивном синтезе этой молекулы - мишени. Термин был введен в обращение в 1967 году Э. Дж. Кори . [1] В 1988 году он отметил, что «слово синтон теперь используется для обозначения синтетических строительных блоков, а не ретросинтетических структур фрагментации». [2] Было отмечено , в 1998 году [3] , что фраза не имеют очень важное место в 1981 году книге Кори Логика химического синтеза , [4]поскольку он не был включен в индекс. Поскольку синтоны заряжены, при их включении в синтез нейтральная форма обнаруживается коммерчески вместо образования и использования потенциально очень нестабильных заряженных синтонов.

Пример [ править ]

Ретросинтетический анализ фенилуксусной кислоты

При планировании синтеза фенилуксусной кислоты идентифицируются 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 реагента. В этом случае цианид - анион представляет собой синтетический эквивалент для COOH - синтон, 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
Синтез фенилуксусной кислоты english.svg

Альтернативное использование в синтетических олигонуклеотидах [ править ]

Этот термин также используется в области синтеза генов - например, «синтетические олигонуклеотиды из 40 оснований встроены в синтоны длиной от 500 до 800 пар оснований». [5]

Карбанионные синтоны [ править ]

Сравнение ретросинтетического анализа и химического синтеза для алкилирования сложного эфира

В 1967 году Э. Дж. Кори представил концепцию синтона в ретросинтетическом анализе . [1] Планирование этапов синтеза сложных молекул требует распознавания ключевых синтонов и определения того, как они могут быть собраны в желаемый продукт. [6] При многих разрывах ретросинтетических связей связь разрывается гетеролитически, а не гомолитически, образуя карбокатионит и карбанионный синтон. Большинство реакций полярного механизма, будь то нуклеофильные смещения, 1,2-карбонильные присоединения, реакции Михаэля или другие процессы, включают слияние нуклеофильного фрагмента и электрофильного фрагмента.

Химикам-органикам доступно большое количество карбанионных синтонов для построения сложных молекул. К ним относятся енолаты, металлоорганические соединения, ацетилиды, малонаты и карбанионы, образующиеся in situ после добавления к олефинам. Пример карбанионного синтона для енолата сложного эфира показан на фиг. 1. Связь углерод-углерод альфа с карбонилом обычно может быть разъединена с эквивалентом енолята и углеродным электрофилом. В этом случае енолят получают путем прямого депротонирования субстрата основанием диизопропиламида лития (LDA). Электрофилом является метилиодид .

Поскольку синтоны представляют собой идеализированные структуры, часто бывает трудно найти эквивалентные химические соединения в реальном мире. Многие карбанионные синтоны, как показано, представляют проблемы стабильности, которые делают существование молекулы в действительности невозможным. Например, ацильные анионы не являются стабильными видами, но ацильный анион-синтон можно использовать для обозначения реагентов, таких как литиированные дитианы, которые являются нуклеофильными и часто используются в химии умполунга . [7]

Карбокатионные синтоны [ править ]

Рис.1: Стратегическое отключение на пути к хмелевому эфиру

Многие ретросинтетические разъединения, важные для планирования органического синтеза, используют карбокатионные синтоны . Например, углерод-углеродные связи существуют повсеместно в органических молекулах и обычно разъединяются во время ретросинтетического анализа с образованием карбокатионных и карбанионных синтонов. Связи углерод-гетероатом, такие как те, что присутствуют в алкилгалогенидах, спиртах и ​​амидах, также можно проследить ретросинтетически в обратном направлении до разрыва полярных связей CX, дающих карбокатион на углероде. Ионы оксония и ацилия являются карбокатионными синтонами для карбонильных соединений, таких как кетоны, альдегиды и производные карбоновых кислот. Оксония типа синтон был использован в разъединении пути к хмель эфиру, [8]ключевой компонент пива (см. рис.1). В дальнейшем исследователи использовали внутримолекулярную альдольную реакцию, катализируемую тетрахлоридом титана, с образованием тетрагидрофуранового кольца эфира хмеля.

Другим распространенным разрывом, связанным с карбокатионными синтонами, является реакция Пикте-Шпенглера . Механизм реакции включает атаку пи-связи CC на иминиевый ион, обычно образующийся in situ в результате конденсации амина и альдегида. Реакция Пикте-Шпенглера широко использовалась для синтеза множества индольных и изохинолиновых алкалоидов. [9]

Алкилирование карбанионом - это обычная стратегия, используемая для создания углерод-углеродных связей. Алкилирующий агент обычно представляет собой алкилгалогенид или эквивалентное соединение с хорошей уходящей группой на углероде. Аллилгалогениды особенно привлекательны для реакций Sn2- типа из-за повышенной реакционной способности, добавляемой аллильной системой. Целестолид (4-ацетил-6-трет-бутил-1,1-диметилиндан, компонент мускусных духов) можно синтезировать с использованием алкилирования бензил-аниона с 3-хлор-2-метил-1-пропеном в качестве промежуточной стадии. [10] Синтез довольно прост и адаптирован для учебных целей в студенческой лаборатории.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Э. Дж. Кори (1967). «Общие методы построения сложных молекул» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 14 : 30–37. DOI : 10,1351 / pac196714010019 .
  2. ^ EJ Кори (1988). «Лекция Роберта Робинсона. Ретросинтетическое мышление - основы и примеры». Chem. Soc. Ред . 17 : 111–133. DOI : 10.1039 / CS9881700111 .
  3. ^ WA Smit, А. Ф. Бычков, Р. Cople (1998). Органический синтез, наука, лежащая в основе искусства . Королевское химическое общество. ISBN 0-85404-544-9.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ↑ Элиас Джеймс Кори; Сюэ-Мин Чэн (1995). Логика химического синтеза . Wiley-Interscience. ISBN 0-471-11594-0.
  5. ^ Сара Дж. Кодумал; Кедар Г. Патель; Ральф Рид; Хьюго Г. Менцелла; Марк Уэлч и Дэниел В. Санти (2 ноября 2004 г.). «Полный синтез длинных последовательностей ДНК: Синтез непрерывного 32-kb кластера генов поликетидсинтазы» . PNAS . 101 (44): 15573–15578. Bibcode : 2004PNAS..10115573K . DOI : 10.1073 / pnas.0406911101 . PMC 524854 . PMID 15496466 .  
  6. ^ Кори Э (1988). «Лекция Роберта Робинсона. Ретросинтетическое мышление: основы и примеры». Chem. Soc. Ред . 17 : 111–133. DOI : 10.1039 / cs9881700111 .
  7. ^ Смит, Амос Б .; Адамс, Кристофер М. (июнь 2004 г.). «Эволюция основанных на дитианах стратегий для создания архитектурно сложных природных продуктов». Счета химических исследований . 37 (6): 365–377. DOI : 10.1021 / ar030245r .
  8. ^ Линдерман, Рассел Дж .; Годфри, Алекс. (Август 1988 г.). «Новый синтез тетрагидрофуранов через синтетический эквивалент карбонилилида». Журнал Американского химического общества . 110 (18): 6249–6251. DOI : 10.1021 / ja00226a052 .
  9. ^ Whaley, WM; Говиндачари, Т.Р. (1951). «Синтез Пикте-Шпенглера тетрагидроизохинолинов и родственных соединений». В Адамс, Р. (ред.). Органические реакции . VI . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 151. DOI : 10.1002 / 0471264180.or006.03 . ISBN 0471264180.CS1 maint: uses authors parameter (link)
  10. ^ Kagabu Синдзо; Кодзима, Юка (май 1992 г.). «Синтез инданового мускуса Целестолида». Журнал химического образования . 69 (5): 420. Bibcode : 1992JChEd..69..420K . DOI : 10.1021 / ed069p420 .