9.9 유기 합성 소개

유기 화학 연구를 통해 학생은 다양한 상호 관련된 반응에 노출됩니다. 예를 들어 알켄은 구조적으로 유사한 알칸, 알코올, 알킬 할라이드, 에폭시 드, 글리콜 및 보란으로 전환 될 수 있습니다. 더 작은 알데히드, 케톤 및 카르 복실 산; 그리고 탄수화물과 라디칼 첨가 및 고리 화 첨가에 의해 확대됩니다. 이러한 모든 제품은 이후에 다양한 종류의 새로운 화합물로 변형 될 수 있습니다. 관능기의 ty, 그래서 더 정교하게여십시오. 결과적으로, 특정 출발 물질로부터 지정된 화합물의 구성을위한 다단계 합성의 논리적 개념은 제기 될 수있는 가장 어려운 문제 중 하나가됩니다.

간단한 반응의 한 두 단계 시퀀스는 다음과 같습니다. 추론하기 어렵지 않습니다. 예를 들어, 3-hexyne에서 meso-3,4-hexanediol을 준비하라는 요청을 받으면 대부분의 학생들은 글리콜 형성을 시작하기 전에 알킨을 시스 또는 트랜스 -3- 헥센으로 환원해야 할 필요가 있음을 깨닫습니다. 시스 -3- 헥센의 퍼마 나가 네이트 또는 사 산화 오스뮴 히드 록 실화는 원하는 메조 이성질체를 형성 할 것이다. 트랜스 -3- 헥센에서 먼저 과산으로 알켄을 에폭시 화 한 다음 수산화 이온으로 개환해야합니다. 이 예는 합성의 일반적인 특징을 보여줍니다. 원하는 제품으로 이어지는 효과적인 절차가 하나 이상인 경우가 많습니다.

다단계 합성이 길수록 많은 옵션을 고려해야하므로 신중한 분석과 생각이 필요합니다. 장기적인 움직임의 장단점을 평가하는 전문 체스 플레이어처럼 화학자는 다양한 가능한 반응 경로의 잠재적 인 성공을 평가해야하며, 사용되는 각 개별 반응을 제한하는 범위와 한계에 초점을 맞춰야합니다. 이것은 어려운 작업이 될 수 있으며, 경험을 통해 기술을 습득하고 시행 착오를 겪는 경우가 많습니다.

아래에 표시된 세 가지 예는 예시입니다. 첫 번째는 처음에는 어려울 수있는 간단한 기능 그룹 변환 문제입니다. 제품에서 시작하여 이러한 문제를 거꾸로 처리하는 것이 종종 도움이됩니다. 이 경우 시클로 헥산 올이 시클로 헥사 논을 대체 할 수 있다는 것이 명백해야합니다. 시클로 헥사 논은 단순한 산화에 의해 만들어 질 수 있기 때문입니다. 또한, 시클로 헥산 (및 일반적으로 알칸)은 상대적으로 반응성이 없기 때문에 브롬화 (또는 염소화)는 분명한 첫 단계로 보입니다. 이 시점에서 수산화 이온과의 SN2 반응에 의해 브로 모시 클로 헥산을 시클로 헥산 올로 전환시키려는 유혹을 받는다. 이 반응은 의심 할 여지없이 E2 제거를 수반하므로 먼저 cyclohexene을 만든 다음 다이어그램을 클릭하여 표시된 방법을 포함하여 여러 방법 (예 : oxymercuration 및 hydroboration)으로 수화하는 것이 한 단계 더 길지만 더 깨끗합니다. / p> 답변

두 번째 및 세 번째 문제에 대한 타당한 해결책도 위에 표시됩니다. 이 지점에서. 문제 2에서 원하는 생성물에는 7 개의 탄소 원자가 있고 출발 물질에는 4 개의 탄소 원자가 있습니다. 분명히, 출발 화합물에서 파생 된 두 개의 중간체는 함께 결합되어야하며이 결합이 발생하기 전이나 후에 하나의 탄소가 손실되어야합니다. 제품의 3º- 알코올 기능은 그리 냐르가 케톤에 첨가하여 형성됨을 시사하며 이소부 텐은 그림과 같이 이러한 각 반응물의 좋은 전구체로 보입니다. 세 번째 문제의 반응물과 생성물 화합물은 이성질체이지만, 이러한 구조적 변화가 일어나기 위해서는 어떤 종류의 결합 끊기 및 결합 형성 순서가 분명히 필요합니다. 한 가지 가능한 절차가 위에 나와 있습니다. 시클로 헥센 산화물의 산 촉매 재배 열에 이어 환원도 작용할 수 있습니다.

표적 분자에서 시작하여 더 간단한 출발 물질을 향해 역방향으로 작업하는 유용한 접근 방식은 E. J. Corey (Harvard) 교수에 의해 공식화되었으며 역 합성 분석이라고합니다. 이 절차에서 표적 분자는 선택된 탄소-탄소 결합을 분리함으로써 점진적으로 더 단순한 구조로 변환됩니다. 이러한 단절은 그럴듯한 합성 구조의 반대 인 변환에 의존합니다. 이렇게 생성 된 각각의 더 간단한 구조는 추가 연결 해제의 시작점이되어 상호 관련된 중간체의 분기 세트로 이어집니다. 역 합성 변환은 이전 예 2에 대해 아래에 표시된 것처럼 = > 기호로 표시됩니다. & 3. 완전한 분석이 수행 된 후 , 원하는 합성은 변환의 기본이되는 반응을 적용하여 수행 할 수 있습니다.

위 다이어그램은 이러한 대상에 대한 완전한 변환 세트를 제공하지 않습니다. 화합물. 위의 문제에서와 같이 출발 물질이 지정 될 때 제안 된 경로는 그 제약을 반영해야합니다. 따라서 실시 예 2의 4- 메틸 -2- 펜타 논 및 3- 메틸 부티레이트 에스테르 옵션은 완전히 합리적이지만 tert- 부탄올 시작과 잘 맞지 않는다. 마찬가지로, 사이클로 펜틸 중간체는 실시 예 3의 제품에 대한 우수한 경로를 제공 할 수 있지만 문제의 특정 조건을 충족하지 않습니다.

재 합성 분석은 출발 물질 제약없이 비교적 복잡한 분자를 고려할 때 특히 유용합니다. 편견없이 수행하면 가끔 특이하고 흥미로운 가능성이 나타납니다. 불행히도 분자 복잡성 (크기, 기능성, 헤테로 원자 통합, 순환 연결성 및 입체 이성질체로 구성됨)은 일반적으로 매우 크고 광범위하게 분기 된 변환 트리로 이어집니다. 컴퓨터 지원 분석이 도움이되는 것으로 입증되었지만 결국에는 화학자의 본능과 경험이 성공적인 합성 계획에 도달하는 데 중요한 역할을합니다. 대부분의 시작 재료 제한이있는 비교적 간단한 몇 가지 예가 아래에 나와 있습니다.