Analiza retrosyntetyczna - Retrosynthetic analysis

Analiza retrosyntetyczna jest techniką rozwiązywania problemów w planowaniu syntez organicznych . Osiąga się to poprzez przekształcenie cząsteczki docelowej w prostsze struktury prekursorowe niezależnie od potencjalnej reaktywności/interakcji z odczynnikami. Każdy materiał prekursorowy jest badany tą samą metodą. Procedurę tę powtarza się aż do uzyskania prostych lub dostępnych w handlu struktur. Te prostsze/komercyjnie dostępne związki można wykorzystać do utworzenia syntezy cząsteczki docelowej. EJ Corey sformalizował tę koncepcję w swojej książce The Logic of Chemical Synthesis .

Siła analizy retrosyntetycznej staje się oczywista w projektowaniu syntezy. Celem analizy retrosyntetycznej jest uproszczenie strukturalne. Często synteza będzie miała więcej niż jedną możliwą drogę syntezy. Retrosynteza doskonale nadaje się do odkrywania różnych ścieżek syntezy i porównywania ich w logiczny i prosty sposób. Na każdym etapie analizy można skorzystać z bazy danych, aby ustalić, czy składnik już istnieje w literaturze. W takim przypadku nie byłoby wymagane dalsze badanie tego związku. Jeśli taki związek istnieje, może być punktem wyjścia do dalszych kroków prowadzących do syntezy.

Definicje

Odłączenie
Retrosyntetyczny etap polegający na zerwaniu wiązania w celu utworzenia dwóch (lub więcej) syntonów .
Retron
Minimalna podstruktura molekularna umożliwiająca pewne przekształcenia.
Drzewo retrosyntetyczne
Skierowany acykliczny wykres kilku (lub wszystkich) możliwe retrosyntheses pojedynczej tarczy.
Synton
Fragment związku, który pomaga w tworzeniu syntezy, pochodzący z tej cząsteczki docelowej. Synton i odpowiedni dostępny w handlu syntetyczny odpowiednik przedstawiono poniżej:
Synthon-przyklad.gif
Cel
Pożądany związek końcowy.
Przekształcać
Odwrotność reakcji syntetycznej; tworzenie materiałów wyjściowych z jednego produktu.

Przykład

Przykład pozwoli na łatwe zrozumienie pojęcia analizy retrosyntetycznej.

Analiza retrosyntetyczna kwasu fenylooctowego

Planując syntezę kwasu fenylooctowego , identyfikuje się dwa syntony. Nukleofilowy „-COOH” grupa lub elektrofilowa „PhCH 2 + ” grupa. Oczywiście oba syntony nie istnieją same w sobie; syntetyczne równoważniki odpowiadające syntonom poddaje się reakcji z wytworzeniem pożądanego produktu. W tym przypadku anion cyjanku jest syntetycznym odpowiednikiem do - COOH syntonu, a bromek benzylu jest syntetycznym odpowiednikiem SYNTHON benzylowego.

Synteza kwasu fenylooctowego określona za pomocą analizy retrosyntetycznej jest zatem:

PhCH 2 Br + NaCN → PhCH 2 CN + NaBr
PhCH 2 CN + 2 H 2 O → PhCH 2 COOH + NH 3
Synteza kwasu fenylooctowego english.svg

W rzeczywistości kwas fenylooctowy zsyntetyzowano z cyjanku benzylu , który sam wytworzono w analogicznej reakcji chlorku benzylu z cyjankiem sodu .

Strategie

Funkcjonalne strategie grupowe

Manipulacja grupami funkcyjnymi może prowadzić do znacznego zmniejszenia złożoności molekularnej.

Strategie stereochemiczne

Liczne cele chemiczne mają różne wymagania stereochemiczne . Transformacje stereochemiczne (takie jak przegrupowanie Claisena i reakcja Mitsunobu ) mogą usunąć lub przenieść pożądaną chiralność, upraszczając w ten sposób cel.

Strategie strukturalno-celowe

Kierowanie syntezy w kierunku pożądanego produktu pośredniego może znacznie zawęzić obszar analizy. Pozwala to na stosowanie technik wyszukiwania dwukierunkowego.

Strategie oparte na transformacji

Zastosowanie transformacji do analizy retrosyntetycznej może prowadzić do znacznego zmniejszenia złożoności molekularnej. Niestety, silne retrony oparte na transformacji rzadko występują w złożonych cząsteczkach i często potrzebne są dodatkowe etapy syntezy, aby ustalić ich obecność.

Strategie topologiczne

Identyfikacja jednego lub więcej kluczowych rozłączeń wiązań może prowadzić do identyfikacji kluczowych podstruktur lub trudnych do zidentyfikowania przekształceń przegrupowania w celu zidentyfikowania kluczowych struktur.

  • Zachęca się do rozłączeń, które zachowują struktury pierścieniowe.
  • Odradzane są rozłączenia, które tworzą pierścienie większe niż 7 członków.
  • Odłączenie wiąże się z kreatywnością.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne