|
|
|
Главная --> Справочник терминов Синтетическими эквивалентами Образование нитрилов циклогексенового ряда помимо богатых синтетических возможностей представляет собой процесс, конкурирующий с процессом сополимеризации. Поэтому в последнее время реакция акрилонитрила с различными диенами и особенно с дивинилом систематически изучается. раза труднее, чем от гидроксильной группы изопропилового спирта, и такое отщепление, следовательно, еще находится в области синтетических возможностей [26]. Если рассматривать фотохимические реакции с точки зрения синтетических возможностей, то возникает множество проблем. Из них наиболее важны три проблемы: необходимое облучение, масштаб проведения реакции и выделение из смеси соединений, весьма близких по своим физическим свойствам. Несмотря на все вышесказанное, эти процессы представляют огромный интерес, так как открывают доступ к соединениям необычной структуры. Построение характерного для большинства моносахаридов прямого углеродного скелета из пяти-шести углеродных атомов не составляет проблемы для современной органической химии. Несколько сложнее, но также вполне в пределах синтетических возможностей, снабдить каждый из этих атомов функциональной группой — спиртовой, аминогруппой, карбонильной и т. д. Еще Бутлеров более 100 лет назад осуществил синтез смеси моносахаридов с присущей им бутлеровской структурой, использовав одно из простейших органических соединений —формальдегид. Загвоздка, однако, заключается в том, что большинство углеродных атомов моносахаридной молекулы асимметрично. Поэтому синтез природного моносахарида обязательно предполагает не только создание нужного углеродного скелета и необходимого набора функциональных групп, но и возможность придания всем асимметрическим центрам вполне определенной относительной и абсолютной конфигурации. А такая задача весьма трудна даже Для современной высокоразвитой органической химии, если в качестве исходных соединений используются простые молекулы без элементов асимметрии или даже более сложные системы, содержащие один-два асимметрических центра с нужной конфигурацией. Для этой реакции предложен согласованный механизм Et с шестизвениой циклической структурой переходного состояния, где разрыв старых и образование новых связей происходят согласованно в одну стадию. Описанию механизма подобного рода перициклических реакций посвящена гл. 25 (ч. 4). Здесь мы ограничимся лишь кратким описанием синтетических возможностей этого метода получения алкенов. Направление элиминирования при пиролизе сложных эфиров ациклического ряда не отличается высокой региоселективностью и часто носит статистический характер, т.е. определяется числом атомов водорода при Р-углеродных атомах. Так, например, при пиролизе етор-бутилацетата получается 55-62% бутена-1 и 38-45% бутена-2, что близко к соотношению 3:2 по числу имеющихся атомов водорода при двух р-углеродных атомах: После описания синтетических возможностей восстановления карбонильной группы с помощью различных модификаций комплексных гидридов рассмотрим стереохимию восстановления карбонильной группы в этих реакциях. В результате восстановления несимметричного кетона до вторичного спирта карбонильный атом углерода становится хиральным, т.е. образуется новый хиральный центр. Несимметричный кетон присоединяет гидрид -ион с наименее пространств еино затрудненной стороны. Классическим примером является восстановление 4-трет- карбаниона, поскольку по существу он представляет собой "иммобилизованный" ацильный карбанион. Методологически это привело к расширению синтетических возможностей этой реакции. Карбанион ArC"(OH)-CN присоединяется к а,р-ненасыщенным кетонам, сложным эфирам и интрилам, как разновидности реакции Михаэля (см. раздел 17.6). С точки зрения синтетических возможностей реакции Реформатского не только представляет собой способ получения эфиров р-оксикислот и соответствующих ненасыщенных сложных эфиров и кислот, но ее применение позволяет также осуществить удлинение углеродной цепи на два атома углерода. Оыбирая соответствующие реагенты, можно итолучитъ цепь, (разветвленную У а, Р- или а- и р -атомов углерода. Так как продукт реакции содержит карбэтоксильную группу, то путем последовательных превращений можно осуществить дальнейшее удлинение цепи. Ниже приводится несколько примеров, показывающих, какие возможности конденсации предоставляет реакция Реформатского и какую роль она играет в синтезе органических соединений. Расширение синтетических возможностей илидов'серы для переноса как замещенных мегнленовых групп, та к и самой метнлешвой группы, достигается модификацией заместителей, содержащих серу. На схеме 2.9 реакция (6) иллюстрирует перенос изопропшшденовой группы. Ещ-г большие структурные вариации возможны при использовании нуклео-'филов, иодучекых из сульфоксиминсш [48], По-видямому, наиболее перспективными реагентами являются Н-п-толуолсульфинилсульфоксимнны. Их получают взаимодействием сульфоксидов с л-толуолсульфоннлази-дами: Расширение синтетических возможностей илидов'серы для переноса синтетических возможностей представляет собой процесс, кон- Такого рода однотипными реагентами — синтетическими эквивалентами карбанионов — являются, например, различные металлоорганические соединения (например, литий-, магний-, кадмий- или марганецалкилпроизводные). Однако эти соединения в значительной степени различаются по своей нуклеофильности, основности, способности к коАшлексообразованию, благодаря чему удается лишь за счет вариаций природы металла решительным образом изменять селективность реакций таких производных с электрофилами. Так, например, с помощью кадмийоргани-ческих соединений удается останавливать реакцию с хлор-аигидридами карбоновых кислот селективно на первой стадии и получать кетоны, тогда как магний- и литийорга-нические соединения в этом случае неизменно реагируют В начале разд. 2.2.3 мы не делали никаких принципиальных различий между карбокатионами и карбанионами, рассматривая и те, и другие в качестве равноправных партнеров в гетеролитических реакциях образования связей С—С, Однако читатель мог заметить, что на самом деле в реальных синтетических методах, о которых до сих пор шла речь, такого равноправия нет. Действительно, мы видим, что в этих реакциях в роли нуклеофилов могли использоваться либо карбанионы как таковые (ионные еноляты, ацетиле-ниды, илиды), либо приближающиеся к ним по свойствам высокополяризованные реагенты типа литий- или магнийорганических производных. Напротив, синтетическими эквивалентами карбокатионов, как правило, служили чисто ковалентные элсктрофилы. Мы почти не рассматривали обратную ситуацию, в которой электрофилом был бы «живой» карбокатион как активный реагент, а нуклеофилом — некий ковалентный эквивалент карбаниона. Подобная «асимметрия» подхода вовсе не случайна. Она является отражением того, что карбанионы — более стабильные частицы и их легче генерировать и использовать [4, 8], чем карбкатионы. В карбанионах но», — это галогенангидриды, легко получаемые из карбоновых кислот по хорошо отработанным методикам. Галогенангидриды, как мы уже отмечали ранее, являются электрофилами, синтетическими эквивалентами ацил-катионов RCO+, В этой роли они используются как для ацилирования по гетероатому таких соединений, как спирты, амины или тиолы (схема 2.57), так и для С-ацилирования по реакции Фриделя—Крафтса. Специфической особенностью хлорангидридов является их способность под действи- эквиваленты алкенов. В свою очередь, алкены могут быть легко восстановлены в алканы. Итах, алкены и алкины могут считаться синтетическими эквивалентами алканов, и все методы образования углерод-углеродной связи, используемые в синтезе алкенов и алкинов, в равной степени пригодны и для получения соответствующих насыщенных производных, Разумеется, аналогию между реагентом в синтезе и деталью какой-либо механической конструкции не следует понимать слишком буквально, хотя бы уже потому, что обычно реагент входит в собираемую структуру не как целое, а в виде своего фрагмента. Например, такой эффективный и широкоупотребляемый реагент, как метилмагнийбромид (или метиллитий), используется для введения в молекулу электрофила метильной группы (а не магния, брома или лития). Точно также целая серия таких различных по составу и структуре реагентов, как CH3CO+SbCl способности удалось получить из данных по газофазным превращениям [33с]. В большинстве методов синтеза циклопропанов, формально описываемых как присоединение карбена, на самом деле в реакции с непредельным Субстратом участвует не карбен, как таковой, а какой-либо реагент, который выступает в роли переносчика карбена. При этом далеко не во всех случаях МОЖНО считать, что в таких реакциях карбен может действительно образовываться, хотя бы в качестве интермедиата [33d]. Поэтому часто используют бо-дае нейтральный термин — карбсноид, подразумевающий, что эффективным итогом реакции с рассматриваемым интермедиатом является перенос карбена, т. с. в уже привычных читателю терминах такой интермедиат, равно йак и его предшественник, являются синтетическими эквивалентами Карбена. Типичные реакции, используемые для генерации такого рода ин-1ёрмедиатов, представлены на схеме 2.133. Такой довольно причудливый ретросинтетический анализ отвечает разборке целевой структуры 92 на пару странных синтонов С5 (95а) и Q (96а), как показано на схеме 3.22. Синтетическими эквивалентами этих синтонов служат тривиальные соединения 95 и 96 соответственно. Только нагревание и солнечный свет потребовались в качестве дополнительных «реагентов» для осуществления такого простого и целесообразного синтеза соединения 92 из этих исходных, в котором «нижняя» линейка углеродных атомов продукта возникает путем развертки шестичленного цикла 96, а «верхняя» — из угле-родов пятичленного цикла 95. Широкое использование литийорганических соединений связано прежде всего с тем, что они являются удобными синтетическими эквивалентами синтонов нуклеофильного типа. При этом во многих случаях они имеют преимущества перед более реакционноспо-собными натрийорганическими и менее реакционноспособными магний-, кадмий- или ртутьорганическими соединениями. В целом литийорганические соединения применяются сейчас столь же часто, как и магнийорганические. Выбор конкретного металлоргани-ческого соединения зависит, прежде всего, от целей синтеза. Полученные комплексы, как и литийорганические соединения, являются синтетическими эквивалентами карбанионов. Однако такие комплексы в значительной степени отличаются по своей нук-леофильности, основности, способности к комплексообразованию, благодаря чему удается кардинально изменить реакционную способность литийорганических соединений и селективность их реакций с электрофилами. Так, было обнаружено, что алкилкупраты лития почти полностью лишены способности реагировать, как ли-тийалкилы, с карбонильной группой. Единственным исключением являются галогеноангидриды кислот, взаимодействие с которыми проходит исключительно с образованием кетонов, при этом другие карбонильные группы в молекуле не затрагиваются: В начале разд. 2,2.3 мы не делали никаких принципиальных различий между карбокатионами и карбанионами, рассматривая и те, и другие в качестве равноправных партнеров в гетеролитических реакциях образования связей С—С. Однако читатель мог заметить, что на самом деле в реальных синтетических методах, о которых до сих пор шла речь, такого равноправия нет. Действительно, мы видим, что в этих реакциях в роли нуклеофилов могли использоваться либо карбанионы как таковые (ионные енолягы, ацетиле-ниды, илиды), либо приближающиеся к ним по свойствам высокополяризованные реагенты типа литий- или магнийорганических производных. Напротив, синтетическими эквивалентами карбокатионов, как правило, служили чисто ковалентные элсктрофилы. Мы почти не рассматривали обратную ситуацию, в которой электрофилом был бы «живой» карбокатион как активный реагент, а нуклеофилом — некий ковалентный эквивалент карбаниона. Подобная «асимметрия» подхода вовсе не случайна. Она является отражением того, что карбанионы — более стабильные частицы и их легче генерировать и использовать [4, 8], чем карбкатионы. В карбанионах но», — это галогенангидриды, легко получаемые из карбоновых кислот по хорошо отработанным методикам. Галогенангидриды, как мы уже отмечали ранее, являются электрофилами, синтетическими эквивалентами ацил-катионов RCO+, В этой роли они используются как для аиилирования по гетероатому таких соединений, как спирты, амины или тиолы (схема 2.57), так и для С-ацилирования по реакции Фриделя—Крафтса. Специфической особенностью хлорангидридов является их способность под действи-  Современной органической Синтетические красители Современном производстве Создаться впечатление Специальные приспособления Специальных химических Специальных реагентов Специальными устройствами Специальной литературе |
- |
Навигация