Главная --> Справочник терминов


Трансоидным расположением До сих пор мы рассматривали лишь те реакции, результатом которых является образование новой С—С-связи, и почти не говорили о возможности переходов от одного типа органических соединений к другому, скажем от оле-финов к спиртам или от сложных эфиров к галогенпро-изводным, т. е. не касались вопроса о трансформации функциональных групп. Такие превращения могут понадобиться как на стадии подготовки исходных соединений к проведению основной реакции — и тогда их роль состоит в создании необходимой функциональной группы в будущем участнике конструктивной реакции, так и на стадии заключительных превращений продукта этой реакции. В последнем случае роль трансформации функциональных групп заключается либо в окончательной «отделке» структуры на пути к конечному продукту синтеза, либо в подготовке некоторого промежуточного продукта для введения его в следующую стадию. По существу, именно разнообразие и надежность таких транс-

Реакции органических соединений, результатом которых являются трансформации функциональных групп, составляют основную часть сведений о свойствах органических соединений, излагаемых но всех учебниках — от школьных до вузовских. !)тот огромный фактический материал, конечно, но может быть рассмотрен в настоящей книге не только достаточно подробно, но и сколько-нибудь представительно. Да в этом, но нашему мнению, и нет необходимости. Мы постараемся лишь дать некоторую обобщенную характеристику реакций, ведущих к трансформациям функциональных групп, с тем чтобы была ясна их роль в синтезе. Естественно, что при этом мы сможем охватить лишь небольшое число конкретных реакций. Поскольку, однако, большинство трансформационных реакций может быть сведено к немногому числу типов, мы надеемся, что даже по этим примерам читатель сможет составить представление о том, какими принципами руководствуются при включении той или иной трансформации в план синтеза.

Таким образом, напрашивается такая аналогия: на каждом «этаже» (уровне окисления) можно свободно перемещаться из одной точки в другую. Напротив, перейти с «этажа» на «этаж» можно не в произвольном месте, а только предварительно добравшись до какого-нибудь «лифта», роль которого может выполнять далеко не" каждая ячейка данного «этажа». Такая картина при всей ее схематичности достаточно четко характеризует общие возможности и ограничения трансформации функциональных групп. Это позволяет нам в дальнейшем свести к минимуму рассмотрение конкретных реакций, обеспечивающих ту или иную трансформацию, и обратить внимание преимущественно на случаи, иллюстрирующие ограничения или, напротив, неочевидные возможности применения трансформаций функциональных групп в синтезе.

До сих пор мы рассматривали методы трансформации функциональных групп как некоторые подсобные инструменты, так или иначе сопряженные с методами построения углеродного скелета создаваемой молекулы. Между том существует обширный класс синтетических задач, в которых взаимопревращения функциональных групп составляют самую суть синтеза. Это прежде всего синтезы, построенные на использовании в качестве исходных некоторых природных соединений, в которых необходимый углеродный скелет уже имеется в готовом виде, и для образования целевой структуры требуется лишь изменить тем или иным путем систему функциональных групп.

Все стадии этого 10-стадийного синтеза суть трансформации функциональных групп.

Как видно, в этом синтезе все реакции, обеспечивающие превращения глюкозы в аскорбиновую кислоту, представляют собой трансформации функциональных групп: восстановление альдегида до первичного спирта, окисление вторичного спирта до кетона и окисление первичного спирта до карбоновой кислоты. Введение и удаление изопропи-лиденовой защиты и использование столь необычного окисляющего агента, как бактерия Acetobactcr suboxy-dans, предназначены лишь для обеспечения селективности трансформирующих реакций в полифункциональном соединении.

Как видим, здесь также не требуется создания новой С — С-снязи, и в наших терминах задача состоит в трансформации функциональных групп: прекращении полуацеталь-пого гидроксила галактозы в гликозид и спиртового гидро-ксила глюкозы в положении 4 в производное с галакто-зилышм остатком. Это пе значит, конечно, что такая задача проста и легко решаема. Напротив, проблема глико-зидного синтеза составляет крушили самостоятельный раздел химии углеводов, которому посвящены многие сотни оригинальных работ и несколько специальных монографий :!s.

Познакомившись с методами трансформации функциональных групп и принципами обеспечения селективности реакций, можно снова вернуться, но уже на другом уровне к вопросам сборки углеродного скелета молекулы с учетом того, что в реальном синтезе все три задачи — сборка С—С-связей, обеспечение нужной функциональности и селективность реакций — решаются" в едином комплексе.

неразветвленного С;Гостатка с функцией на конце. Легко, однако, заметить, что простое приложение реакций трансформации функциональных групп позволяет использовать те же реагенты как эквиваленты синтонов более сложной структуры и с другим распределением функций. Так, например, реагент 237 может считаться также эквивален-

в полисахаридах — остатки моносахаридов, соединенных гликозидной сиянью (через атомы кислорода), л полипук-леотидах — остатки нуклеотидов, соединенных фосфоди-эфирной связью. Именно эти межмономерные связи легко «разбираются» и реальных реакциях — при химическом или ферментативном гидролизе — и относительно легко «собираются» и химическими методами (которые мы отнесли к категории реакций трансформации функциональных, групп), и биохимически, при биосинтезе этих полимеров. Поэтому разборка таких соединений при ретросинтетнческом анализе наиболее естественно идет но межмономерным связям, а синтез соответственно из природных мономеров (аминокислот, моносахаридов или нуклеотидов) путем построения нужных межмономерпых связей (пептидной, гликозидной или фосфодиэфирной). Так поступает с «сотворения мира» живая Природа, так же поступают и синтетики, работающие в этой области. Понятно, что аминокислоты, моносахариды и нуклеотиды, являясь природными предшественниками биополимеров, сравнительно легко доступны (их выделяют из природного материала). Поэтому очевидными исходными соединениями для химического синтеза биополимеров могут и должны служить мономеры, остатки которых составляют полимерную цепь целевого соединения. Таким путем природа целевого биополимера непосредственно указывает па структуру наиболее подходящих исходных для синтеза, и планирование такого синтеза ведут, конечно, по принципу «от исходных». Однако «автоматизм» решения вопроса об оптимальных исходных соединениях не означает, разумеется, столь же автоматического решения проблем стратегии и тактики конкретных синтезов. Здесь, разумеется, возникают свои специфические проблемы, некоторые из которых поучительно рассмотреть.

Прежде чем непосредственно заниматься собственно разборкой молекулы, полезно бывает расчленить общую синтетическую задачу на несколько подзадач и расставить последние по степени трудности и оптимальной очередности решения. Так, например, в вудвордовском синтезе холестерина ключевая задача очевидна: это сборка тетра-циклической системы с функциональными группами в положениях 3 и 17. Первая из этих функций необходима для организации системы функциональных групп циклов Аи В, а вторая нужна для присоединения алкильного заместителя к G-17. Поскольку, как мы знаем, трансформации функциональных групп обычно не составляют проблемы, а введение алкильного заместителя по фуик-ционализированному атому углерода может быть достигнуто многими несложными методами построения С — С-свя-зи, то в первом приближении безразлично, какие именно конкретные функции будут находиться в этих положениях промежуточного продукта.

Формулы Фишера не учитывают конформационной устойчивости молекул. Ясно, что в структуре реальных молекул а — г будут преобладать конформеры с: трансоидным расположением наиболее объемных заместителей СООН. По этой причине эритро-форма характеризуется трансоидным расположением трех пар заместителей.

Подмеченной закономерности Прелог дал следующее кон-формационное истолкование. Наиболее устойчивой конформа-цией группировки —СО—СО—О— он считает плоскостную с трансоидным расположением СО-групп. За счет вращения

2,3-Дибром-2-метйлбутаН в растворе четыреххлористого углерода на 86% существует в конформации с трансоидным расположением атомов брома [20].

По расчетным данным [62], предпочтительнее вторая кон-формация с трансоидным расположением СН3-группы и свободной электронной пары. Из двух конформации 2-дейтеро-

Для обоих диастереомеров предпочтителен конформер с трансоидным расположением атомов водорода:

Моноалкиламиды уксусной кислоты с любыми алкильными группами существуют в Z-форме, т. е. с трансоидным расположением карбонильного кислорода и водорода при азоте. Барьер вращения вокруг связи С—N для ацетамида составляет 71 кДж/моль, для моноалкиламидов уксусной кислоты — примерно 84 кДж/моль. При изучении ИК-спектров моноамидов гомологов уксусной кислоты был сделан вывод, что в цисоидном положении друг относительно друга могут находиться группы, не большие, чем этильная и изопропильная.

Дизамещенные амиды с ароматическим заместителем у азота — N-метилформанилид и N-этилформанилид — существуют почти исключительно (на 95%) в Е-конформации с трансоидным расположением карбонильного кислорода и фе-нильной группы. Такую конформацию объясняют не только более выгодным пространственным расположением (больший заместитель, фенильная группа, удален от кислорода), но и образованием водородной связи между формильным протоном и л-системой ароматического ядра:

На примере ацилированных пикрамидов [64] исследовалось влияние второго заместителя у азота на конформацию по связи С—N. С ростом объема этого заместителя, как и следует ожидать, возрастает доля Е-конформера с трансоидным расположением групп СН3 и R:

причине эршпро-форма характеризуется трансоидным расположением трех

трансоидным расположением двух карбонильных групп [190].

Азосоединение с «трансоидным» расположением арильных заместителей называется андим-изомером, а с «цисоидным»-




Трехмерную структуру Третичный вторичный Третичные ароматические Третичные нитросоединения Третичных галогенидов Третичных углеродных Технической литературы Третичной структуры Третичного хлористого

-
Яндекс.Метрика