|
|
|
Главная --> Справочник терминов Желаемого результата И вторая причина. Если даже та или иная реакция хорошо «пишется» на бумаге и если термодинамические факторы (разница в свободной энергии начальных и конечных продуктов) для нее благоприятны', необходимо еще существование подходящего «канала» для осуществления желаемого превращения, т. е. реального механизма, по которому процесс мог бы протекать. Кроме двух названных, существует еще и третье, независимое осложнение, мешающее осуществлению желаемого превращения органических соединений, а именно возможность участия одних и тех же исходных соединений в нескольких различных реакциях. В этой множественности возможных путой превращения главная общая трудность органического синтеза. Вторая причина — кинетический запрет. Если даже та или иная реакция не только хорошо пишется на бумаге, но и разрешена термодинамически (т.е. ее результатом будет уменьшение свободной энергии системы), необходимо еще существопание подходящего канала для осуществление желаемого превращения, а именно реального механизма, по которому процесс мог бы протекать. Такого реакционного канала для непосредственного превращения смеси метана и диоксида углерода в уксусную кислоту не существует. Однако органической химии известны обходные пути, позволяющие преодолевать подобные, кажущиеся непреодолимыми препятствия. Вот, например, какой обходной путь совершенно реален для рассматриваемого случая: , ... Кроме двух вышеназванных причин, существует еще и третье, независимое осложнение, которое может серьезно помешать осуществлению желаемого превращения органического соединения, а именно возможность реализации ряда различных реакций для одних и тех же исходных веществ. В этой множественности вероятных путей превращения даже простых соединений и заключается одна из главных проблем органического синтеза. Вторая причина — кинетический запрет. Если даже га или иная реакция не только хорошо пишется на бумаге, но и разрешена термодинамически (т.е. ее результатом будет уменьшение свободной энергии системы), необходимо еще существование подходящего канала для осуществление желаемого превращения, а именно реального механизма, по которому процесс мог бы протекать. Такого реакционного канала для непосредственного превращения смеси метана и диоксида углерода в уксусную кислоту не существует. Однако органической химии известны обходные пути, позволяющие преодолевать подобные, кажущиеся непреодолимыми препятствия. Вот, например, какой обходной путь совершенно реален для рассматриваемого случая: , ,,. Кроме двух вышеназванных причин, существует еще и третье, независимое осложнение, которое может серьезно помешать осуществлению желаемого превращения органического соединения, а именно возможность реализации ряда различных реакций для одних и тех же исходных веществ. В этой множественности вероятных путей превращения даже простых соединений и заключается одна из главных проблем органического синтеза. 1 Рассмотренные превращения служат иллюстрацией принципов асимметрического синтеза. Для эффективного синтетического использования должны быть выполнены следующие требования: а) легкоДо-ступный оптически активный реагент, который можно использовать Для желаемого превращения, б) условия реакции, которые приводят к сильному преобладанию одного из энантиомеров. Желательна также возможность регенерации: оптически активного реагента. Эти требования осуществляются в реакции Дильса — Альдера: гидролиз или восстановление алюмогидридом лития дает нужный продукт, одновременно возвращается исходный спирт, который можно снова использовать. Аналогично, в синтезе диалкилуксусных кислот можно при гидролизе регене* рировать оптически активный аминоспирт. желаемого превращения, б) условия реакции, которые приводят к силь- Метиловый и этиловый эфиры, вследствие того что они имеют более низкую точку' кипения (198° и, соответственно, 211°), при кипячении под обыкновенным давлением превращаются очень медленно. Но при повышении давления и вызываемом этим повышении точки кипения можно и в этом случае достигнуть желаемого превращения. Из 45 г а-фенил-вннилэтилового эфира, в результате кипячения при 2 am избыточного давления в течение 9 час., и последующей ректификации получают 22 г чистого фенил-п-пропилкетона с. температурой кипения 230 — 232°. ! Рассмотренные превращения служат иллюстрацией принципов асимметрического синтеза. Для эффективного синтетического использования должны быть выполнены следующие требования: а) легкодоступный оптически активный реагент, который можно использовать для желаемого превращения, б) условия реакции, которые приводят к сильному преобладанию одного из эяантиомеров. Желательна также возможность регенерации оптически активного реагента. Эти требования осуществляются в реакции Дильса — Альдера: гидролиз или восстановление алюмогидридом лития дает нужный продукт, одновременно возвращается исходный спирт, который можно снова использовать. Аналогично, в синтезе диалкилуксусных кислот можно при гидролизе регенерировать оптически активный аминоспнрт. Вторая причина — кинетический запрет. Если даже та или иная реакция не только хорошо пишется на бумаге, но и разрешена термодинамически (т.е. ее результатом будет уменьшение свободной энергии системы), необходимо еще существование подходящего канала для осуществление желаемого превращения, а именно реального механизма, по которому процесс мог бы протекать. Такого реакционного канала для непосредственного превращения смеси метана и диоксида углерода в уксусную кислоту не существует. Однако органической химии известны обходные пути, позволяющие преодолевать подобные, кажущиеся непреодолимыми препятствия. Вот, например, какой обходной путь совершенно реален для рассматриваемого случая: Рассмотренные типы ситуаций ясно показывают, сколь многогранна и сложна проблема селективности в целом. Вообще говоря, любое органическое соединение полифунк-ционалъпо (даже простейшее из них — метан — образует при хлорировании набор продуктов от СН3С1 до СС14). Поэтому в направленном органическом синтезе селективность реакций составляет проблему номер один. Из нашего схематического рассмотрения видно, сколь различным может быть характер препятствий к достижению желаемого результата. Соответственно различны и принципы решения синтетических задач на селективность. Задачи, связанные с возможностью параллельных реакций, в значительной мере относятся к чистоте и селективности как характеристикам синтетического метода. В общих чертах эти вопросы мы уже рассматривали выше. Поэтому в этом разделе мы сосредоточим внимание главным образом на задачах, относящихся к типу 3 и в меньшей степени — к типу 2 по нашей классификации. Речь пойдет о некоторых принципах решения задач, основанных на вариациях природы реагента, структуры субстрата и химизма основной реакции. Это основные пути решения, по отнюдь не единственные. Определенную пользу может принести также и чисто физический приемтудаления целевого продукта из сферы реакции, управление процессом, основанное на понимании его кинетических закономерностей и сводящееся на практике к выбору оптимального соотношения реагента и полифункционального субстрата 39. Из нашего схематического рассмотрения видно, сколь различным может быть характер препятствий на пути к достижению желаемого результата. Соответственно, различны и принципы решения синтетических задач на селективность. Возможность решения задач, связанных с возможностью протекания параллельных реакций (тип 1), в значительной степени обусловлена такими необходимым характеристиками синтетического метода, как его чистота и избирательность. В самом общем виде эти вопросы мы уже обсуждали с предыдущих разделах. Поэтому ниже мы сосредоточим внимание главным образом на задачах, относящихся к типу 2 и — в меньшей степени — к типу 3 по нашей классификации. Речь пойдет главным образом о некоторых принципах решения задач, основанных на вариациях в природе реагента, Синтез стероидов по Вудворду [la] , представленный на схеме 3.1, может служить убедительной иллюстрацией значения тщательно продуманного общего плана синтеза для достижения желаемого результата. Непосредственной целью этого синтеза было получение кетоальдегида 1 — общего предшественника природных стероидов, таких, как прогестерон (2), дезоксикорти-Костерон (3), андростерон (4), тестостерон (5), холестерин (6), кортизон (7), переход к которым мог быть сравнительно легко выполнен с помощью хорошо известных путей. План этого синтеза должен был обеспечить решение следующих ключевых задач: Из нашего схематического рассмотрения видно, сколь различным может быть характер препятствий на пути к достижению желаемого результата. Соответственно, различны и принципы решения синтетических задач на селективность. Возможность решения задач, связанных с возможностью протекания параллельных реакций (тип 1), в значительной степени обусловлена такими необходимым характеристиками синтетического метода, как его чистота и избирательность. В самом общем виде эти вопросы мы уже обсуждали в предыдущих разделах. Поэтому ниже мы сосредоточим внимание главным образом на задачах, относящихся к типу 2 и — в меньшей степени — к типу 3 по нашей классификации. Речь пойдет главным образом о некоторых при-нципах решения задач, основанных на вариациях в природе реагента, Синтез стероидов по Вудворду [1а] , представленный на схеме 3.1, может служить убедительной иллюстрацией значения тщательно продуманного общего плана синтеза для достижения желаемого результата. Непосредственной целью этого синтеза было получение кетоальдегида 1 — общего предшественника природных стероидов, таких, как прогестерон (2), дезоксикорти-костерон (3), андростерон (4), тестостерон (5), холестерин (6), кортизон (7). переход к которым мог быть сравнительно легко выполнен с помощью хорошо известных путей. План этого синтеза должен был обеспечить решение следующих ключевых задач: бираюсь приниматься за дело с научной систематичностью; с меня довольно будет, если я добьюсь желаемого результата перечислением отдельных фактов, известных мне... из личного опыта или от надежных людей: необходимые выводы, как я рассчитываю, вытекут сами по себе» *. Первый свободный радикал - трифенилметил - был открыт в 1900 г. М. Гомбергом, который пытался получить гексафенилэтан РЬзС - СРЬз (до настоящего времени не синтезированный). Когда стандартный путь синтеза по Вюрцу - Фиттигу из РпзСС! и Na не дал желаемого результата, натрий был заменен порошкообразным серебром. При нагревании трифенилхлорметана с серебром в растворе в бензоле на воздухе вместо предполагаемого гексафенилэтана совершенно неожиданно был получен пероксид трифенилметила (СбНэС-О-О-С(СбН5)з. В атмосфере СО2 или N2 при взаимодействии (СбН5)зСС1 с серебром, пинком или ртутью бьшо выделено белое кристаллическое вещество, раствор которого в бензоле приобретал желтую окраску. Этот раствор обесцвечивался при встряхивании на воздухе, но затем окраска появлялась вновь; при повторном встряхивании на воздухе окраска опять исчезала, и так далее до тех пор, пока не происходило образование пероксида трифенилметила с количественным выходом. Отсюда был сделан вывод (Г. Виланд, 1909), что углеводород Гомберга в действительности в растворе является равновесной смесью радикала трифенилметила и его димера: s) В противоположность указаниям Дямрота и Бокемюлера [53, 72] не удалось получить 1,1-ддфенил-2,2-дифторэтан непосредственным дей-стписм четырех фтористого спинца па 1,1-днфенилэтилен. Впрочем, при-мппвя несколько модифицированный способ, удается достичь желаемого результата не только с джренилэтиленом, но и с другими олефипами Точно так же малоновый эфир при действии иода образует эфир этантетракарбоновой кислоты; если же исходить из динатриевого производного, то получается эфир этилентет-ракарбоновой кислоты'63 (COOR)2: С : С : (COOR)'2; в случае метилацетоуксусного эфира этот метод уже не дает желаемого результата 754. Барбитуровая кислота, являющаяся производным малоновой кислоты, аналогичным образом окисляется перманганатом вгидуриловую кислоту 755. Применение других окислителей помимо железосинеродистого калия, а также пользование в качестве исходных веществ ацетиленидами других металлов, например ацетиленидами серебра и ртути, не дает желаемого результата. Для окисления ацетиленидов меди, являющихся в данном случае единственными пригодными исходными продуктами, требуется, по более поздним исследованиям 78В, почти удвоенное количество кислорода по сравнению с вычисленным по приведенному выше уравнению. Нами проверен и уточнен метод синтеза, предложенный в работе [4]. Как выяснилось, указанный в ней выход неокупроина (89%) относится к сырому продукту, очистка которого представляет большие трудности. Рекомендованная в работе [4] очистка сырого продукта промывкой его ксилолом (приводит не только к большим потерям вещества, но и не дает желаемого результата. Мы обнаружили, что мешающая примесь может быть удалена отгонкой с водяным паром, после чего обработка активированным углем в уксуснокислом растворе и  Желудочно кишечного Жесткость макромолекул Жидкофазного окисления Жидкостей содержащих Жидкостной хроматографии |
- |
Навигация