
- •Органический синтез
- •Издание выпущено в свет при участии Института органической химии им. Н.Д. Зелинского Редакция литературы по химии
- •Глава 1
- •1.1. Цель однозначна и бесспорна
- •1.2. Цель однозначна, но не бесспорна
- •1.3. Синтез как поиск (цель бесспорна, но не однозначна).
- •1.4. Синтез как инструмент исследования
- •1.5. «Химия создает свой предмет...»
- •1.5.1. Выяснение закономерностей, связывающих
- •1.5.2. Создание новых структур, проблемных для органической химии
- •1.5.3. Расширение круга известных органических соединений
- •Глава 2
- •2.1. Каким образом может быть достигнуто требуемое превращение
- •2.1.1. Возможность протекания органической реакции. Общие соображения
- •2.1.2. Термодинамическая допустимость реакции
- •2.1.3. Наличие канала реакции.
- •2.1.4. Органическая реакция и синтетический метод
- •2.2. Образование связи с-с: ключевая тактическая проблема органического синтеза
- •2.2.1. Принципы сборки связи с-с. Гетеролитические реакции
- •2.2.2. Органические ионы и факторы, определяющие их стабильность
- •2.2.3. Электрофилы и нуклеофилы в реакциях образования связей с-с
- •2.2.3.1, Реакция Вюрца. Аллильное сочетание и родственные случаи
- •2.2.3.2. Карбонильные соединения как нуклеофилы и электрофилы
- •2.2.3.3. Сопряженное присоединение к аф-непределъным карбонильным соединениям. Аннелирование по Робинсону и присоединение по Михаэлю с независимой вариацией аддендов
- •2.2.3.4. Карбометаллирование алкинов
- •2.2.3.5. Ретросинтетический анализ ациклических целевых структур. Общие рекомендации.
- •Простая связь с—с в отсутствие близко расположенных функциональных групп.
- •Простая связь с-с в системе, содержащей два кислородных заместителя в положении 1,3.
- •Простая связь с-с в системе, содержащей два кислородных заместителя в положении 1,5.
- •2.2.3.6. Карбокатионные или карбанионные реагенты. О некоторых дополнительных возможностях проведения реакций образования связи с-с
- •2.3 Взаимопревращения функциональных групп
- •2.3.1. Уровень окисления углеродного центра и
- •2.3.2. Изогипсические трансформации. Синтетическая эквивалентность функциональных групп одного уровня окисления.
- •2.3.3. Неизогипсические трансформации как пути переходов между различными уровнями окисления
- •2.3.4. Взаимопревращение функциональных групп как стратегический метод в полном синтезе.
- •2.4. Как управлять селективностью органических реакций
- •2.4.1. Классификация проблем селективности
- •2.4.2 Селективность обеспечивается выбором подходящей реакции
- •2.4.3. Варьирование природы реагентов как способ управления селективностью реакции
- •2.4.4. Селективная активация
- •2.4.5. Защита функциональных групп как универсальный способ управления селективностью реакций
- •2.5. Реагенты, эквиваленты, синтоны
- •2.5.1. Идеальный органический синтез: фантастика или достижимая цель?
- •2.5.2. Синтоны как универсальные (хотя и виртуальные)
- •2.5.2.1. Реагенты и синтетическая эквивалентность
- •2.5.2.2. Понятие о синтонах
- •2.5.2.3. Синтонный подход как инструмент в разработке путей синтеза
- •2.5.2.4. Изоструктурные синтоны обратной полярности
- •2.6. Построение циклических структур
- •2.6.1. Специфика задач при синтезе циклических соединений
- •2.6.2. Обычные методы ациклической химии в построении циклических систем
- •2.6.2.1. Малые циклы: производные циклопропана и циклобутана
- •2.6.2.3. Циклы большего размера. Принципы макроциклизации. Эффекты многоцентровой координации
- •2.6.3. Циклоприсоединение - методы, специально созданные для получения циклических структур
- •2.6.3.4. Селективность циклообразования в комплексах переходных металлов
- •2.6.4. Радикальные реакции и их роль в синтезе циклических соединений
- •2.7. Расщепление связей с-с и перестройка углеродного скелета как синтетические методы
- •2.7.1. Расщепление одинарных связей с-с
- •2.7.2. Синтетическое использование реакций расщепления двойной углерод-углеродной связи
- •2.7.3. Перегруппировки углеродного скелета и некоторые возможности их использования в полном синтезе
- •2.7.3.1. Перегруппировка Кляйзена-Джонсона—Айрленда и гидрокси-перегруппировка Коупа
- •2.7.3.2. Трансформации малых циклов и их роль в полном синтезе
2.3 Взаимопревращения функциональных групп
До сих пор мы рассматривали лишь те реакции, результатом которых является образование новой связи С—С, и почти ничего не говорили о возможности переходов от одного типа органических соединений к другому, скажем, от олефинов к спиртам или от сложных эфиров к галогенопроизводным, т. е. не касались вопроса о трансформациях функциональных групп. Между тем стадии, включающие такого рода превращения, можно найти практически во всех схемах полного синтеза сколько-нибудь сложных соединений. Они могут использоваться как на стадии подготовки исходных веществ к проведению основной реакции, так и на заключительных стадиях синтеза с тем, чтобы обеспечить создание необходимого набора функций, имеющегося в целевой молекуле. По существу, именно богатство арсенала и надежность таких трансформаций и обеспечивают возможность универсального применения относительно ограниченного набора типовых методов создания связей С-С для синтеза бесконечного многообразия соединений самых различных классов.
Реакции органических соединений, результатом которых являются трансформации различных функциональных групп при неизменности остальной части молекулы, составляют основную часть сведений о свойствах различных классов органических соединений, излагаемых во все учебниках — от школьного до вузовского. Уже по этой причине было бы неуместным (а по сути дела и ненужным) пытаться изложить здесь сколько-нибудь подробно этот огромный по объему фактический материал [19а]. Мы постараемся лишь дать некоторую обобщенную характеристику основных реакций, ведущих к трансформациям функциональных групп, с тем, чтобы была ясна их роль в синтезе. Поскольку, однако, все разнообразие трансформационных реакций на самом деле может быть сведено к немногому числу основных типов, мы надеемся, что рассматриваемого в настоящем разделе материала будет достаточно для того, чтобы читатель мог составить представление о том, какими принципами руководствуются при включении той или иной стадии трансформации в общий план синтеза.
Начнем прежде всего с вопроса о том, что такое вообще «функциональная группа». В основе структуры типичных органических соединений лежит углеродный скелет, которому может быть поставлен в соответствие некоторый насыщенный углеводород, алкан (для ациклических) или циклоалкан (для карбоциклических соединений). Эти родоначальные углеводороды по известным причинам химически довольно инертны. Введение в их молекулы ге-тероатомов или кратных связей резко изменяет картину реакционной способности соединений, и именно реакции таких участков молекулы и определяют химическое лицо образуемых производных. Конкретная природа подобных реагирующих сайтов, функциональных групп, и определяет отнесение данного соединения к определенному классу (спирты, кетоны, олефины, ацетилены и т. п.). Разумеется, сами алканы (а тем более циклоалканы) вовсе не являются «мертвыми» образованиями, и их участие во всевозможных превращениях достаточно общеизвестно. Вспомним хотя бы о таких практически важных реакциях, как окисление, хлорирование и нитрование парафинов, или их разнообразные превращения в условиях гетерогенного катализа. В этом смысле понятие «функциональная группа» несколько условно, однако оно имеет вполне конкретное содержание, так как основные синтетические методы строятся на превращениях с участием строго определенного участка молекулы, содержащего функциональную группу при неизменности остальной ее части.