Transcript jalase21
فهرست مطالب: بررسي فرآورده براي رسيدن به واکنش دهنده هاي در دسترس سينتن و پيش ماده ايجاد گروه عاملي روي واکنش دهنده و تغيير و تبديل هاي آن در اين تكنيك ،با گسستن پيوندهايي از فرآورده دلخواه به صورت مرحله به مرحله به واکنش دهنده هايي مي رسند كه در دسترس باشند. ماده فرآورده A پيش ماده (براي نمونه C ،Bو )D در هنگام انتخاب مسير سنتزي بايد به اين نكته توجه كرد كه هرچه زنجيره واکنش ها طوالني تر باشد ،بازدهي فرآوردهي پاياني كمتر است. طرح زير اين مطلب را به خوبي نشان مي دهد: Target Structure J I H G D E F C B A (a) Linear Synthesis: Overall yield of the traget structure 35 % E C D B A Target Structure J I H (b) Convergent Synthesis: Overall yield of the traget structure 53 % C Target Structure J (c) Convergent Synthesis: Overall yield of the traget structure 66% B G A F I E H D G F دو روش براي تهيه هر مولکول دلخواه مي تواند طراحي گردد: سنتز خطي در اين روش ،مراحل سنتز به صورت پي در پي و بي درنگ يکي پس از ديگري انجام مي پذيرد و نقطه شروع صرفا ً يک پيش ماده مي باشد که در تمامي مراحل ،تغيير و تبديل بر روي آن انجام مي گيرد. سنتز شاخه دار در اين گونه سنتزها ،دو يا چند بخش از مولکول هدف به صورت جداگانه ساخته مي شوند و سپس با چسباندن آنها به يکديگر مولکول مورد نظر ساخته مي گردد در سنتز تلفيقي ،هر يک از شاخه ها براي تهيه يکي از واکنش دهنده هاي مورد نياز ،طراحي شده است که بايستي با تغيير و تبديل گروه هاي عاملي و قرار دادن گروه هاي محافظ و يا فعال کننده ،آن را تهيه نمود. )4( يکي از واکنش دهندههاي مورد نياز براي تهيه مولکول،به عنوان نمونه ) است2( ترکيب شماره 2 4 OH H2N OMe H2N OMe (2) H C C O C OMe OMe + H2N + OMe (1) O (2) Ar O Ar H O MeO H OMe N (3) OMe O Ar H O MeO OMe (4) OMe + H3O N H (5) O •از پيش ماده هايي که به سادگي در دسترس و ارزان باشند ،استفاده شود. •بازدهي واکنشها باال باشد و تعداد مراحل واکنش تاحد امکان کم باشد. •فرآورده هاي واکنشها بايستي به سادگي جداسازي و خالص سازي شوند. •واکنشها فضا ويژه باشند؛ زيرا در غير اين صورت هزينه جداسازي فرآورده ها باال مي باشد. •مسير سنتزي انتخاب شده ،براي مقياس هاي بزرگ نيز قابل به کارگيري باشد. •اصول شيمي سبز در حد امکان رعايت گردد. كه واكنش عكس گسستن يك واكنش شناخته شده، منطقي و تک مرحله اي باشد نكته ي ديگر اينكه عمل گسستن را با يك فلش دو خطه نشان مي دهند O EtOH + O C O OH OEt O2N O2N واکنش عکس گسستن که واکنش سنتز مولکول مورد نظر است با يک فلش يک طرفه نشان مي دهند O + OEt O 2N O H OH + O2N EtOH زيرا واكنش عكس آن يك واكنش گزينش پذير نيست و نيتروژن بهتر از اکسيژن توان انجام واكنش هستته دوستي و به ويژه آسيل دار شدن را دارد: O CH3 OH O Ac2O CH3 O O O H3C or CH3 C O Cl + cleavage NH2 NH2 O O OH O AC2O + HN NH2 O Major product NH2 HO O H O N Cl Ph N Cl Cl N Ph N Cl ? O O O N Cl N-Cl HN R R HN 1 N Cl Cl N R N Cl OH O N-C R R 2 O FGI 3 O C-C R R R H :گسست 4 O O O O R NH R NH OH NaCN , EtOH H O R R O MnO2 R R O :سنتز سينتن يك قطعه ي دلخواه (آنيوني يا كاتيوني) ناشي از گسستن است که وجود آن براي رسيدن به مولکول هدف ضروري است. كربوكاتيون ها و كربانيون هاي زير نمونه ها ي از سينتن هستند كه در يک واكنش سنتزي به وجود آنها نياز ميباشد. که ممکن است سينتن به صورت يک حدواسط در واکنش به وجود آيد و يا اينکه به وجود نيايد بلکه يک مولکول يا يون بتواند نقش آن را بازي کند. اگر به وجود آن نياز باشد مي توان از مخلوط )(AlCl3 / CH3Cl استفاده کرد که همان نقش را بازي مي کند. به تركيب به كار رفته براي توليد يک سينتن گفته مي شود. براي نمونه: متان ها (يدو متان ،برومو متان ،كلرو متان ) پيش ماده هاي توليد سينتن شماره ( )1در مثال باال ميباشند. CH3 CH3Cl, CH3Br, CH3I همچنيين ،اسيتيل کلرييد ) (CH3COClييا اسيتيک انيدرييد )(Ac2Oپييش مياده هياي تولييد ييون آسييليوم، شماره ( )2در مثال باال هستند. O در بسياري موارد ،در دسترس ترين واکنش دهنده ها ،غير فعال ترين آن ها هستند .بنابراين ،براي شركت دادن اين مواد واکنش ناپذير در واكنش هاي سنتزي بايد تغييراتي در آن ها اعمال گردد .به بيان ديگر بايد گروه هاي عاملي مورد نياز را روي آن ها قرار داد يا اينكه گروه عاملي موجود بر روي آن ها را به وسيله واكنش هاي شناخته شده و انجام پذير به گروه هاي فعال تر و مفيدتر تبديل نمود. اين تغيير در گروه عاملي را با عالمت FGIنمايش مي دهند که به معني تغيير و تبديل گروه عاملي است. O O CH3 OH O + گسست: CH3 CH3 O FGI C O Cl NH2 NO2 NO2 O CH3 O O سنتز: CH3 O O CH3 Fe or Sn HCl NH2 O OH Cl Py NO2 NO2 قرار دادن گروه عاملي روي آلكان ها CnH2n+2 آلكان ها بسيار واکنش ناپذيرند؛ زيرا فقط داراي كربن و هيدروژن بوده و در برابر واكنش هاي هسته دوستي ،الکترون دوستي و اكسايش و کاهش غير فعال هستند. قدم اول: جهت وارد كردن آلكان ها در واكنش هاي سنتزي ،قرار دادن گروه هاي عاملي روي آن ها مي باشد. هالوژن دار کردن آلکيل هاليدها واكنش هاي هسته دوستي ،الکترون دوستي ،حذفي و ...را و مي توانند انجام دهند. پيوند هالوژن با كربن يک پيوند قطبي است كه به علت بيشتر بودن الکترونگاتيوي هالوژن ،چگالي بار مثبت ،روي کربن مي باشد ترك كنندگي مناسب يون هالوژن ،حمله به كربن را مساعد مي كند علت واکنش ناپذيري آلكان ها ،قطبي نبودن پيوندهاي آن ها مي باشد (زيرا الكترونگاتيوي كربن و هيدروژن تقريبا با هم برابر است) هالوژن دار کردن: CH3 H3C C Br CH3 only Cl CH2 H 3C C H CH3 + CH3 H3C C Cl CH3 Br2 300 °C Cl2 CH3 H3C C H CH3 300 °C واكنش ريتر روشي مفيد براي تهيه ي آمين ها از آلکيل هاليدهاي نوع سوم مي باشد. NH2 Br NHCOCH3 NaOH CH3CN / H2SO4 Br2 تغييرات گروه عاملي در آلكن ها CnH2n دومين دسته بزرگ از هيدروکربن ها ،آلكن ها هستند ،كه واكنش پذيري بيشتري از آلكان ها دارند. آلکن ها دو مرکز فعال براي واكنش دارند كه عبارتند از: پيوند دوگانه ،كه مي تواند در واكنش هاي افزايشي ،اكسايش ،کاهش و ...شركت كند. پيوند کربن هيدروژن آليلي (مزدوج با پيوند دوگانه) که به علت امکان رزونانس مي تواند به يک کاتيون، آنيون و يا راديکال پايدار تبديل شده و در واکنش هاي گوناگون شرکت نمايد. : خالصه واكنش هاي آلكن ها O or Addition of H2O throught hydroboration X X = Cl , Br , I CF3CO2 , HSO4 O OH or Oxidation OH OH + CO2 OH Catalytic hydrogenation Addition of halogen or Hydrohalous acid X-Y Addition of strong acid HX Br Br X Y Example: OH Br Radical addition of HBr Br Addition of weak acid HY/H+ NBS Y Br Y = OH , OCOCH3 تغيير و تبديل هاي گروه عاملي در آلكينها CnH2n-2 آلكين ها داراي پيوند سه گانه بوده و از واكنش پذيري مناسبي برخوردار هستند .بيشتر واكنش پذيري اين دسته از تركيبات مربوط به حمله ی پيوند سه گانه آن ها به الکترون دوست ها است و از اين نظر ،تقريبا مانند آلكن ها عمل مي كنند. RH2C CH3 RHC CH2 + Partial reduction H2O , H HgO O R C CH3 RC CH RC C Base Br2 pKa = 25 RBrC CHBr قرار دادن گروه عاملي و تبديل آن بر روي حلقه هاي آروماتيك دسته مهم ديگري از هيدروكربن ها،حلقه هاي آروماتيك مي باشند ،كه در بسياري از تركيبات سنتز شده وجود دارند. اين تركيبات به علت پايداري ناشي از رزونانس (پايداري آروماتيكي) و با وجود دارا بودن پيوند ،πدر بيشتر واكنش هاي مشاهده شده براي آلكنها و آلكين ها شركت نمي كنند. نخستين گام : براي شركت دادن اين تركيبات در واكنش هاي سنتزي ،قرار دادن يک گروه عاملي بر روي حلقه است كه از طريق واكنش هاي افزايشي حذفي انجام مي گيرد سبب انجام واکنش هاي ديگري مانند هسته دوستي (افزايشي -حذف) و يا حذفي-افزايشي بيرروي حلقيه گردد: هتروسيكل هاي آروماتيک : اين تركيبات آروماتيك اند ولي به علت وجود ناجوراتم در ساختار خود ،خاصيت آروماتيكي كمتري نسبت به بنزن دارند ،در نتيجه براي انجام واکنش از بنزن فعال ترند. اتم نيتروژن در اين حلقه همانند گروه الکترون کشنده ي نيترو مستقر برروي حلقهي بنزني عمل مي كند ،در نتيجه پيريدين واکنش هاي الکترون دوستي را در شرايط سخت تري نسبت به بنزن انجام مي دهد. NO2 Br2 + NO2 N )(5% N )(45% 100% H2SO4 NaNO3 , KNO3 300 °C H2SO4 130 °C N H2SO4 HgSO4 280 °C SO3H N )(70% Br N 1) NaNH2, PhN(Me)2 KOH N H O 2) H2O N N NH2 PhLi N OH N Ph N NO2 RCO3H (CH3CO)2O HNO3 N H2SO4 N O N O Br Cl Br Br2 N O CH3CO2Na (CH3CO)2O PCl3 N PCl5 N OCOCH3 . پيريدين خاصيت اسيدي دارند6 و1 پروتون هاي متيلي در موقعيت CHO H3C N Br2 base + 2 CH3 C6H5HC C H C CHC6H5 H N Br C6H5HC CH Br Br CH CHC6H5 Br N KOH O C6H5C CH2 H2O / H+/ Hg2+ O N CH2 CC6H5 C6H5C C N COR N H RCOX 1) CO2 N H CO2H 2) H2O RX N MgX N H R N H CH2N(CH3)2 RMgX RCN N H COR HCl 1) (CH3)2NCOH , POCl3 N H CHO 2) H2O N H HCHO (CH3)2NH C CC6H5 O O CO2H HBr O H2O CO2H O O O O O 1) (CH3)2NCOH , POCl3 CHO 2) H2O O H HNO3 (CH3CO)2O O2N O H Base OCOCH3 Ar (CH3CO)2O O COCH3 BF3 + ArN2 Cl alkali - + O Ar O O NO2 الكل ها به عنوان مهمترين تركيبات داراي گروه عاملي هيدروكسيل ( ،)-OHبازهاي ضعيفي هستند كه اكسيژن آن ها مي تواند به عنوان هسته دوست با اسيد كلريدها و انيدريدها واكنش داده و استر توليد كند. يون آلكوكسيد كه آنيون الكل ها مي باشد باز قدرتمندي است كه مي تواند به عنوان هسته دوست با آلكيل هاليدها و آلکيل سولفونات ها و سولفات ها واكنش داده و اترها را توليد كند. شركت در واكنشهاي حذفي ،اكسايش و ...از ديگر تبديل هاي اين گروه عاملي به شمار مي آيد. چند مورد از اين واکنش ها O O H H+ O HX RCOCl or H OCOR H OR (RCO)2O R'3N NaOH / RX O or R O S O R O H X H OH Lewis acid or H+