Главная --> Справочник терминов


Структурном отношении общее число стадий. Минимизация общего числа стадий является существенным элементом проработки всего плана. При этом значительная экономия может быть достигнута за счет уменьшения числа вспомогательных промежуточных стадий, таких, как введение и снятие защит, введение, удаление и трансформации вспомогательных (активирующих или пассивирующих) функций. Б этом смысле идеально проработанная схема должна включать только (или хотя бы по преимуществу) конструктивные стадии, с тем чтобы продукт каждой из них У.ОГ без каких-либо структурных преобразований использоваться в качестве субстрата для следующей конструктивной реакции. Наконец, достаточно очевидно требование использования в планируемом синтезе максимально эффективных методов, т. е. таких, для которых на основании имеющихся о них сведений можно ожидать наибольших взлхо-дов и селективности в данном структурном контексте. Немаловажным обстоятельством при этом является также простота и эффективность потребных операций выделения,, которые нередко могут оказаться узким местом всей синтетической схемы.

Прежде всего, используемые программой операции организованы в некую иерархическую систему, основанную на реальной эффективности отвечающих' им химических превращений. Например, операция ГСП считается предпочтительной в сравнении с FGA по попятным химическим соображениям (ясно, что трансформировать функциональную группу, вообще говори, проще, чем полностью ее удалить). Далее, нее используемые трансформации типа FGI или FGA проходят предварительную оценку на эффективность, т. е. программа выясняет, насколько вероятно проведение с приемлемым выходом соответствующей им обратной реакции в данном структурном контексте. Так, анализируя операцию FGI, требуемую для проведения разборки по приведенной ниже схеме, программа обнаружила необходимость ввести защиту имеющегося в молекуле карбонила. Поскольку это

Недостаточная селективность в достижении требуемого превращения может серьезнейшим образом ограничить область применения даже «очень хорошей» реакции, и поэтому следующий раздел (разд. 2.4.) целиком посвящен рассмотрению тех принципов, которые разработаны ддя управления избирательностью превращений органических соединений в различном структурном контексте.

К настоящему времени разработано множество вариантов проведения тан-демных последовательностей превращений, аналогичных показанной на схеме 2.30, для самых разнообразных типов акцепторов Михаэля и а,р-непределъные карбонильных производных, и аннелирование по Робинсону считается сейчас одним из наиболее общих и надежных способов построения циклогексеноно-вого фрагмента почти в любом структурном контексте [ 14Ь,е]).

б. Двойная связь С=С почти в любом структурном контексте.

В настоящем разделе были изложены некоторые общие принципы применения защитных групп на примерах, относящихся к химии спиртовой и — в меньшей степени — карбонильной групп. К настоящему времени разработана весьма изощренная система защит почти всех главных функциональных групп [26c,d], и интенсивные исследования в этой области продолжаются. Так, в первом издании монографии по защитным группам (Green, «Protective Groups in Chemistry», 1981 г.) описано примерно 500 различных защит для пяти типов функциональных групп. К моменту публикации второго издания этой монографии в 1991 г. [26с] к этому списку добавилось еше около 200 групп. Продолжающееся расширение этого набора более всего обусловлено постоянно возрастающим уровнем сложности синтетических задач, решение которых требует все более тонких инструментов для управления селективностью различных реакций в разнообразном структурном контексте.

Уже сама структура природного сесквитерпена а-химакалена (97) (схема 3.23) предполагает очевидный путь его разборки всего в две стадии: трансформацией в предшественник 98 (генерирование ретрона Дильса—Альдера) и затем приложение к нему грансформа реакции Дильса—Альдера, ведущего к ациклическому предшественнику 99 [13а]. Выигрыш, обеспечиваемый в этой стратегии применением реакции Дильса—Альдера, связан не только с эффективностью этого метода построения шестичленного цикла в самом разнообразном структурном контексте, но также и четким и строго предсказуемым пространственным протеканием реакции. Последнее особенно справедливо для внутримолекулярного варианта реакции Дильса—Альдера, которая обычно протекает стереоспецифично, с образованием единственно-

Заслуживают внимания еще несколько «способностей» системы LHASA, помогающих созданию работоспособных планов синтеза. Прежде всего, операторы, используемые программой, организованы иерархически на основании относительной эффективности выполнения соответствующих химических трансформаций. Так, например, оператор FGI имеет более высокий приоритет, чем FGA, поскольку осуществить трансформацию имеющейся функциональной группы, как правило, легче, чем ее удалить. Далее, система оценивает все операторы FGI и FGA в соответствии с ожидаемой эффективностью соответствующей прямой реакции в данном структурном контексте. Так, ретросинтетический анализ структуры 181 по пути, представленному на схеме 3.46, предполагает использование оператора FGI для введения дополнительной карбонильной группы и генерирования 182, что требуется для разборки избранной SB с помощью оператора 2-GRP (трансформ реакции Михаэля), приводящей к предшественнику 183. В ходе такой

Как это нередко бывает со многими наиболее дерзкими человеческими свершениями (и покорение Эвереста здесь не составляет исключения!), возникает сакраментальный вопрос: «Итак, мы достигли цели. Ну и что?» Несомненно, создание молекул, имеющих форму Платоновых тел, само по себе составляет достижение, ярко демонстрирующее интеллектуальную мошь и мастерство современной науки. В этом случае, в дополнение к обычным декларациям о способности создавать свой объект исследования, химия имеет право заявить, что она может сотворить нечто воистину эстетически привлекательное. Впрочем, не менее важны и другие аспекты этих работ. Это прежде всего знания, добытые иеной огромных усилий, потраченных на нахождение реальных путей к поставленным целям. Новизна целевых структур потребовала разработки нетривиальных общих стратегий создания таких необычных скелетов и новых методов для осуществления даже традиционных трансформаций в столь необычном структурном контексте. Наконец, последнее и, возможно, наиболее важное «оправдание» этих работ состоит в обогащении современной органической химии значительным объемом данных, касающихся неожиданных свойств систем 1-3.

В некоторых рассматривавшихся выше экзотических структурах (например, в кубане и др.), несмотря на значительные искажения валентных углов, ^-углеродные атомы сохраняют свою пусть и искаженную, но все-таки близкую к тетраэдричсской, пирамидальную конфигурацию. Идя далее по пути искажения канонического углеродного тетраэдра, человеческая любознательность вызвала к жизни такой вопрос: можно ли поместить з/^-атом углерода в такое положение молекулы, где он вынужденно примет плоскую конфигурацию [как переходное состояние рацемизации, представленное на схеме 4.45 (В)][22а)? Размышления, вызванное таким «детским любопытством», привели к дизайну молекулярных конструкций, специально приспособленных для изучения этого вопроса. Теоретический анализ привел к заключению о том, что такая планарная конфигурация должна быть исключительно нестабильна, и потому может реализоваться только в очень специфическом структурном контексте, вроде представленных на схеме 4.46 гипотетических структур 133—135 [22Ь]. До сих пор ни одна из таких структур не была синтезирована.

Недостаточная селективность в достижении требуемого превращения может серьезнейшим образом ограничить область применения даже «очень хорошей» реакции, и поэтому следующий раздел (разд. 2.4,) целиком посвящен рассмотрению тех принципов, которые разработаны для управления избирательностью превращений органических соединений в различном структурном контексте.

Типичный пример создания предмета для исследования — химия фторорганических соединений, которая возникла из чисто академического вопроса, своего рода детского любопытства: а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода заменять па фтор? 13 свое время (в 20—30-е годы), учитывая исключительную трудность синтеза таких производных даже в лабораторном масштабе, можно было считать, что эти соединения навсегда останутся только в сфере интересов «чистой» науки. Однако именно в этой области исследователей ожидали и крупные теоретические достижения, и открытие новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Это и фторопласты — полимеры с исключительным комплексом полезных свойств, не заменимые в этом отношении никаким известным природным или искусственным материалом, и фреопы — основа современной холодильной и аэрозольной техники, и жидкие высокофторированные соединения (например, перфтортетрагидрофуран), совершенно неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями — переносчиками кислорода, и, наконец, фтор-содержащие аналоги природных метаболитов, высокая физиологическая активность которых обусловлена тем, что они в структурном отношении почти неотличимы от родоначальных соединений, но неспособны выполнять их

Таким образом, эритриновые алкалоиды в структурном отношении представляют переход от изохинолиновых к индольным алкалоидам.

мы реально можем сделать, это использовать в качестве модели переходного состояния соответствующее промежуточное соединение и посмотреть, какое влияние оказывают интересующие нас факторы на эти модели. Такого рода модели отнюдь не бессмысленны, поскольку образующееся в ходе реакции промежуточное соединение может (как это имеет место в случае реакции на рис. 4) достаточно близко соответствовать по уровню энергии предшествующему ему переходному состоянию и, следовательно, иметь с ним сходные черты и в структурном отношении. Во всяком случае нет никаких сомнений в том, что промежуточное соединение может служить значительно лучшей моделью для переходного состояния, чем исходное аещество. Так, например, в качестве модели переходного состояния в реакциях электрофильного замещения в ароматических соединениях были использованы промежуточные соединения—а-ком-плексы (см. стр. 158).

довательно, на относительные скорости образования каждого из изомеров. Таким образом, ориентирующее влияние заместителя является по своей природе кинетическим (см. стр. 62). Поскольку переходное состояние обычно сильно не отличается по энергии от соответствующего неустойчивого промежуточного соединения или а-комплекса, можно предположить, что и в структурном отношении они также сильно не различаются. Исходя из этого можно считать, что структурные особенности, способствующие стабилизации определенного а-комплекса, должны стабилизовать также и соответствующее переходное состояние. Рассмотрим три возможности нитрования ароматического кольца в случае, когда оно содержит группу, обладающую способностью сильно оттягивать электроны, например NOs, т. е. случай нитрования нитробензола.

мы реально можем сделать, это использовать в качестве модели переходного состояния соответствующее промежуточное соединение и посмотреть, какое влияние оказывают интересующие нас факторы на эти модели. Такого рода модели отнюдь не бессмысленны, поскольку образующееся в ходе реакции промежуточное соединение может (как это имеет место в случае реакции на рис. 4) достаточно близко соответствовать по уровню энергии предшествующему ему переходному состоянию и, следовательно, иметь с ним сходные черты и в структурном отношении. Во всяком случае нет никаких сомнений в том, что промежуточное соединение может служить значительно лучшей моделью для переходного состояния, чем исходное вещество. Так, например, в качестве модели переходного состояния в реакциях электрофильного замещения в ароматических соединениях были использованы промежуточные соединения — а-ком-плексы (см. стр. 158).

довательно, на относительные скорости образования каждого из изомеров. Таким образом, ориентирующее влияние заместителя является по своей природе кинетическим (см. стр. 62). Поскольку переходное состояние обычно сильно не отличается по энергии от соответствующего неустойчивого промежуточного соединения или а-комплекса, можно предположить, что и в структурном отношении они также сильно не различаются. Исходя из этого можно считать, что структурные особенности, способствующие стабилизации определенного а-комплекса, должны стабилизовать также и соответствующее переходное состояние. Рассмотрим три возможности нитрования ароматического кольца в случае, когда оно содержит группу, обладающую способностью сильно оттягивать электроны, например NU2, т. е. случай нитрования нитробензола.

Озон (О3) представляет собой неустойчивый голубой газ с характерным запахом. В структурном отношении молекулу озона можно представить как тупой угол, в котором центральный атом кислорода связан с двумя находящимися от него на одинаковом расстоянии атомами кислорода. Величина угла составляет 116°49', длина связи 1,278 А.

В структурном отношении исследованы нормальный и про-

Еще более интересна в структурном отношении группа соеди-

температуры ш = 1 К-мин"1). При Тр происходит структурное размягчение и размораживаются движения, затрагивающие ближний порядок. Далее на участке ВС в структурном отношении канифоль представляет собой жидкость, а в механическом — твердое тело. Модуль G' характеризуется более крутой температурной зависимостью. В точке С и далее канифоль начинает механически размягчаться и постепенно переходит в вязкотекучее состояние. Температуру механического размягчения принято считать равной Та и определять по максимуму механических потерь. При данной частоте Та — 337 К. Если снижать частоту, то согласно Александрову н Лазуркину, Та уменьшается и при некоторой критической частоте совпадает с Тр, но никогда не становится ниже Тр. Это связано с тем, что ниже Тр структура заморожена и механического размягчения (при v < vKp) не будет до тех пор, пока температура не станет равной Т = Тр.

Как было показано выше на примере грибных алкалоидов эхи-нулина (11) и агроклавина (12) [25], существуют биосинтетические пути, в которых участвуют различные предшественники; структурный анализ этих соединений не представляет затруднений. Менее очевидно доказанное участие триптофана и мевалоно-вой кислоты в биосинтезе большой и сложной в структурном отношении группы растительных индольных алкалоидов. Представителями двух главных подгрупп индольных оснований являются Иохимбин (20), имеющий пентациклическую структуру, и родствен-




Соответствует равновесной Соответствует соотношению Соответствует уменьшению Соответствующая максимальной Соответствующей концентрации Соответствующей температуры Соответствующее производное Соответствующего этилового Соответствующего катализатора

-
Яндекс.Метрика