1.2.Разработка химической схемы синтеза
Основу типичной органической молекулы, ее углеродный скелет, составляет система непосредственно связанной друг с другом атомов углерода. Поэтому методы создания С-С-связей являются основой органического синтеза. Обсуждение вопроса о возможных путях «конструирования» этой связи удобно начать с анализа противоположной операции: ее мысленной разборки. Такая операция, символизируемая на схемах двойной стрелкой ═► и составляющая элемент ретросинтетического анализа позволяет установить, из каких ближайших предшественников можно собрать желаемую связь. Для простой связи С-С возможна разборка на 2 радикала (гомолитический разрыв) и на 2 иона (гетеролитический разрыв).
Иначе говоря, для сборки С-С-связи возможны 2 пути:
Разберем синтез углеводорода 1.
Путь а приводит к бензильному аниону 2, для которого легко найти доступные эквиваленты (это может быть, например, бензиллитий или бензилмагнийхлорид) и к катиону 3, для которого затруднительно найти подходящий эквивалентный реагент. Напротив, путь b дает ионы 4 и 5, эквиваленты которых находятся почти автоматически: это бензилхлорид и ацетиленид натрия. Таким образом, легко пишется такая схема синтеза:
2. Разборка по связи PhCH2 также допускает 2 варианта:
Можно найти прекрасные эквиваленты пропаргильного аниона 7, но эквивалент фенильного катиона 6 менее очевиден. Поэтому мы отклоним разборку по пути а и рассмотрим альтернативный путь b. Хорошим эквивалентом фенильного катиона 8 может служить реактив Гриньяра – фенилмагнийбромид 8а, а эквивалентом карбкатиона 9 – доступные галогениды типа 10. Таким образом, мы приходим к следующей схеме синтеза:
Основываясь на результатах анализа и синтеза этой схемы можно вынести определение понятия «синтетический эквивалент». Смысл его состоит в том, что введение данного реагента в определенную реакцию или тип реакций эквивалентно по результату участия в этой реакции ионного интермедиата определенной структуры, вносящего в молекулу определенную функциональную группу.
Lecture to the National Academy of Sciences in 1971.
В результате ретросинтетической операции образуются некие фиктивные, несуществующие структуры, называемые синтонами. По Марчу: синтон – структурная единица молекулы, которая может быть введена или создана при помощи известной или возможной операции. По Смиту: обычно под синтоном понимают вертуальную частицу – некоторый химический символ, означающий, что соответствующий ему структурный фрагмент может быть введен в строящуюся молекулу с помощью той или иной стандартной химической процедуры. Принимая во внимание лекцию Кори, в которой он впервые использовал этот термин можно дать следующее более краткое определение. Синтон – виртуальная частица, получающаяся в ходе ретросинететического анализа целевой структуры. Содержание, вкладываемое в это понятие часто носит несколько абстрактный характер, поскольку этим словом приходится обозначать фиктивные реально не существующие частицы. Тем не менее, каждому синтону должны быть поставлены в соответствие определенные реактанты – реально существующие, достаточно доступные соединения, обеспечивающие возможность введения в молекулу данного фрагмента. Сами такие реактанты нередко, хотя и не строго, в обиходной речи также называют синтонами. Синтон – это не есть строгий термин, это понятие отражающее определенный способ мышления, понятие, динамическое по своей сути, описывающее в обобщенном виде, абстрагируясь от частностей, итог синтетических операций.