I. Основные понятия Выбор оптимального пути синтеза органического соединения - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Мк-26-11 Индивидуальный выбор оптимального количества особенностей... 1 173.15kb.
Урок по теме «Систематика органического мира» 1 85.08kb.
Особенности абиогенного синтеза органического вещества в космических... 1 290.64kb.
Экспериментальное определение кинетических и термодинамических параметров... 7 506.91kb.
Высшая школа экономики 2 404.58kb.
Статья Основные понятия, используемые в настоящем законе используются... 1 151.16kb.
Статья Основные понятия в настоящем законе используются следующие... 3 731kb.
О синтезе дискретно-кодированных последовательностей периода 3 317.51kb.
Статья Основные понятия Для целей настоящего Федерального закона... 2 438.15kb.
Статья Основные понятия, используемые в настоящем законе используются... 1 79.69kb.
Статья Основные понятия и термины, применяемые в настоящем Федеральном... 3 447.64kb.
В настоящее время все большее распространение получают информационные... 7 1021.07kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

I. Основные понятия Выбор оптимального пути синтеза органического соединения - страница №1/1

I. Основные понятия 

1. Выбор оптимального пути синтеза органического соединения: 
Количество стадий, доступность реагентов, однозначность протекания реакций и другие факторы, влияющие на этот выбор.
Селективность: субстратоселективность, продуктоселективность. Хемоселективность реагента. Региоселективность реакций. Стереоселективность реакций в огранической химии. 
Понятие о скрытой функциональной группе и синтетическом эквиваленте реагента. 
2. Практическое проведение синтеза. Требования к реагентам и аппаратуре. Синтезы “ in one pot ”, матричный метод Меррифилда. Понятие о темплатном синтезе, тандемных и домино-реакциях. Методы выделения продукта: осаждение, высаливание, экстракция, кристаллизация, перегонка. 
Простая перегонка и ректификация. Особенности перегонки в вакууме. Зависимость длины свободного пробега молекулы от давления. Вакуумная перегонка в колбе Кляйзена. Перегонка в более высоком вакууме (молекулярная перегонка), аппаратура для такой перегонки: приборы с вертикальным вращающимся диском, приборы типа “ Kugelrohr ”, тонкопленочный испаритель типа “ Sambay ”. 
Препаративная колоночная хроматография (SiO2, Al2O3), хроматография на “обращенной” фазе, флеш-хроматография. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ; HPLC) на колонках с очень плотной “набивкой”. 
Характеристика продукта реакции. Макроскопические характеристики: температура плавления и кипения, показатель преломления, данные хроматографии и элементного анализа. Молекулярные характеристики: спектроскопия ЯМР и ИК. 
Единичная стадия синтеза. Субстрат, реагент, растворитель, катализатор. Межфазный катализ и межфазные переносчики: краун-эфиры, ТЭБАХ (бензилтриэтиламмоний-хлорид), аликват 336 (смесь метилтриалкиламмоний-хлоридов), тритон B (бензилтриметиламмоний-гидроксид). 
3. Растворители, их типы. Кислотно-основные свойства растворителей, автопротолиз. Понятие о суперкислотах, примеры реакций в суперкислых средах. Основания, используемые в органическом синтезе: щелочи, гидриды, амиды, замещенные амиды щелочных металлов, третичные амины. Димсил-натрий (метилсульфинилметид натрия). Понятие о супероснованиях: растворы гидроксида калия и трет-бутилата калия в ДМСО, смесь " LICKOR ". Суперкритические жидкости (флюиды) как растворители. 
Растворители, используемые в органическом синтезе: диэтиловый эфир (эфир), тетрагидрофуран (ТГФ), этиловый спирт (спирт), метиловый спирт (метанол), ацетон, бензол, толуол, хлороформ, гексан, петролейный эфир, диметилсульфоксид (ДМСО), диметилформамид (ДМФА). Примеси, содержащиеся в растворителях, токсикологические сведения. 
Методы приготовления “абсолютных” растворителей: эфир, ТГФ, гексан, этанол, хлороформ.

II. Методы введения водорода на место других атомов и функциональных групп

1. Декарбоксилирование карбоновых кислот и их солей. Декарбоксилирование эфиров замещенных малоновых кислот и β -кетоэфиров по Крапчо (NaCl-Н2О-ДМФА). 
2. Реагенты для замещения галогена на водород: активные металлы в присутствии спирта, цианоборогидрид натрия, супергидриды, трибутилолово-гидрид. Радикальная внутримолекулярная циклизация алкенил-, алкинилгалогенидов и тиоэфиров под действием трибутилолово-гидрида.. 
3. Гидрирование кратных связей. Типы катализаторов гидрирования: черни, окиси (катализатор Адамса), катализаторы на носителях. Металлы платиновой группы, никель Ренея, его разновидности, катализатор Лэзира (хромит меди). Борид никеля (P-1-Ni и P-2-Ni). Катализаторы для гидрирования при низком и высоком давлении. 
Зависимость скорости гетерогенного гидрирования от кислотности среды. Относительная скорость гидрирования функциональных групп и кратных связей. Представление о механизме гидрирования. Гидрогенолиз связей углерод-гетероатом, механизм процесса. Понятие об аллильных комплексах металлов. Использование гидрогенолиза в синтезе. 
Хемоселективность гидрирования. Каталитические яды. Модифицированные палладиевые катализаторы Линдлара и Розенмунда. 
Диастереоселективность каталитического гидрирования. Зависимость скорости и стереохимии процесса гидрирования от природы катализатора и строения субстрата. Понятие о гаптофильности. 
4. Гомогенное гидрирование: катализаторы, механизм (на примере катализатора Уилкинсона) и селективность. 
5. Восстановление гидридами бора и алюминия. 
Оксигенофильность бора и алюминия. Энтальпии образования борана и алана в сравнении c энтальпиями образования гидридов щелочных металлов. Боран и алан как кислоты Льюиса. Комплексы борана с простыми эфирами, аминами и сульфидами. 
Гидроборирование алкенов: регио- и стереоселективность реакции. Взаимодействие диборана со стерически затрудненными алкенами: получение ди- и трисиамилборана, тексил- и дитексилборана. Реагенты гидроборирования, используемые в синтезе: диборан и его комплексы, дисиамил- и тексилбораны, 9- BBN, пирокатехинборан. 
Восстановление дибораном функциональных групп в: альдегидах, кетонах, карбоновых кислотах. 
Обратимость гидроборирования, изомеризация алкильных групп. Гидроборирование α, β -енонов: (гидроборирование-дезоксиборирование-регидроборирование). 
Особенности гидроборирования алкинов с терминальным положением тройной углерод-углеродной связи. 
Диизобутилалюминий-гидрид (ДИБАЛ-Н) как восстановитель, его получение. Гидроалюминирование алкинов, его обратимость и стереоселективность. Восстановление альдегидов, кетонов, α, β -енонов, сложных эфиров и нитрилов с помощью ДИБАЛ-Н. транс -Гидроалюминирование спиртов пропаргилового типа. 
6. Комплексные гидриды металлов как восстановители. Борогидрид натрия и алюмогидрид лития, их применение в синтезе. Механизм восстановления карбонильных соединений алюмогидридом лития (электрофильный катализ) и борогидридом натрия (нуклеофильный катализ). 
Взаимодействие алюмогидрида лития с ОН-, NH -, SH -кислотами. 
Побочные процессы при восстановлении непредельных карбонильных соединений комплексными гидридами: внутримолекулярное гидроалюминирование и гидроборирование. Использование хлорида церия при восстановлении α, β -непредельных карбонильных соединений борогидридом натрия. 
Алкокси-алюмогидриды лития, их получение и использование для хемоселективного восстановления функциональных групп. Региоселективность восстановления с помощью Redal. Цианоборогидрид натрия и триацетокси-борогидрид натрия как восстановители, их использование для восстановительного алкилирования аминов. Понятие о супергидридах: L- и LS-селектриды, их применение. 
Борогидрид цинка: его получение и использование для восстановления карбоновых кислот, α, β -непредельных карбонильных соединений и как реагента гидроборирования. 
7. Восстановление ароматических соединений щелочными металлами в жидком аммиаке (Бёрч): закономерности реакции, ее механизм. 
8. Дезоксигенирование спиртов. Использование тозилатов и мезилатов, триметилсилил-иодида и цинка, фосфора и иода. Дезоксигенирование спиртов через ксантогенаты под действием трибутилолово-гидрида (Бартон). 
9. Дезоксигенирование альдегидов и кетонов. Методы Клемменсена и Кижнера-Вольфа, границы применимости этих методов, связанные с наличием других функциональных групп. Дезоксигенирование через 1,3-дитиоланы, тозилгидразоны . Применение гидридов алюминия и бора.

III. Методы окисления органических соединений 

1. Реагенты окисления: соединения марганца и хрома, пероксиды, надкислоты, диоксид селена, озон, диметилсульфоксид, дихлородицианохинон (DDQ), хлоранил. 
2. Окисление вторичных спиртов до кетонов соединениями Cr(VI). Стадии реакции, участие соединений Cr(V) и Cr(IV) в процессе окисления. Примеры известных соединений Cr(V) и Cr(IV). Побочные реакции при окислении бихроматом в кислой среде. Окисление в двухфазной системе: методы Физера и Джонса. 
3. Синтез альдегидов окислением первичных спиртов. Использование реагентов Сарретта и Коллинза (комплекс CrO3 с пиридином); достоинства и недостатки этого метода. Окисление первичных и вторичных спиртов до альдегидов и кетонов гипохлоритом натрия в двухфазной системе; ограничения этого метода. 
4. Окисление с помощью диметилсульфоксида: превращение алкилгалогенидов (Корнблюм), тозилатов и спиртов в альдегиды и кетоны. Методы Моффетта (дициклогексилкарбодиимид) и Сверна (трифторуксусный ангидрид, оксалилхлорид). Синтез ароматических альдегидов из бензилгалогенидов через четвертичные аммониевые соли (Соммле). 
5. Окисление по связи С-Н: получение ароматических альдегидов, окисление по аллильному положению хромовым ангидридом, трет-бутилпербензоатом, диоксидом селена (понятие о еновой реакции). 
6. Взаимодействие непредельных карбоновых кислот с галогеном в присутствии основания (бромо- и иодолактонизация). 
7. Эпоксидирование алкенов. Эпоксидирующие агенты: надуксусная, трифторнадуксусная, мононадмалеиновая и м-хлорнадбензойная (MCPBA) кислоты.
Трет-бутилгидропероксид как эпоксидирующий агент. Эпоксидирование аллиловых спиртов. Диастереоселективность реакции в присутствии комплексов ванадия. Энантиоселективное эпоксидирование по Шарплессу (в присутствии изопропилата титана и эфира винной кислоты). 
8. Реакция Байера-Виллигера и ее конкуренция с эпоксидированием по связи С=С. Относительные скорости этих двух реакций. Катализ реакции Байера-Виллигера минеральными кислотами. Гидрокарбонат натрия как катализатор селективного проведения реакции Байера-Виллигера в случае кетонов, содержащих связь С=С. Эпоксидирование α, β -непредельных кетонов. 
9. Окислительное расщепление связи углерод-углерод. Окисление алкенов перманганатом до карбоновых кислот (в том числе в условиях межфазного катализа) и до альдегидов. Расщепление 1,2-диолов иодной кислотой и тетраацетатом свинца. Озонолиз алкенов, механизм реакции. Восстановительное и окислительное расщепление озонидов (1,2,4-триоксоланов). Селективность озонирования, связанная с электронными эффектами заместителей при двойной связи.

IV. Методы создания связи С-С с помощью металлоорганических реагентов 

1. Литий- и магнийорганические соединения, их получение из органогалогенидов и металла. Особенности синтеза винильных и аллильных литий- и магнийорганических соединений. Использование магния Рике для синтеза магнийорганических соединений. Синтез магнийорганических соединений реакцией “с сопровождением”. Получение литийорганических соединений реакцией органогалогенидов и оловоорганических соединений с литийалкилами. Литирование органических субстратов. Шкала СН-кислотности углеводородов. Особенности синтеза винильных и аллильных литий- и магнийорганических соединений. 
2. Строение литийорганических соединений: кластеры. Строение магнийорганических соединений. Равновесие Шленка. 
Реакции литий- и магнийорганических соединений с водой, кислородом, диоксидом углерода, альдегидами, кетонами, сложными эфирами, нитрилами, эпоксидами, орто-эфирами, третичными амидами. 
3. Взаимодействие магний- и литийорганических соединений с алкилгалогенидами. Особенности галогенидов аллильного и бензильного типа. Получение бифенилов по Ульману. 
4. Медьорганические реагенты в синтезе. Получение литий-диалкил-и диарилкупратов. Их строение. Купраты низшего порядка: гомокупраты Гилмана, гетерокупраты, цианокупраты. Купраты высшего порядка: цианокупраты. Третичные фосфины, амидофосфины и диалкилсульфиды как стабилизирующие лиганды. Магнезиокупраты. Реакция литий-диалкилкупратов с альдегидами. Правило Крама. Реакции с галогенопроизводными различных типов, 1, 1-дигалогенидами, ацилгалогенидами, оксиранами, α, β-непредельными альдегидами и кетонами. Механизм реакций. Аннелирование в реакциях с α, β-непредельными карбонильными соединениями. 
Стереоселективность сочетания с 1-алкенилгалогенидами. 
Смешанные купраты типа [R1R2Cu]Li на основе алкилацетиленидов, алкоксидов и тиолятов меди. Их получение и использование в синтезе. 
Комплексы медьорганических соединений с кислотами Льюиса (BF3, MgBr2), их использование в синтезе. Реакция комплексов медьорганических соединений с галогенидами магния, а также литий-диалкилкупратов с терминальными алкинами (карбокуприрование). 
5. Реакции кросс-сочетания магний-, цинк-, олово- и борорганических соединений с органогалогенидами, катализируемые комплексами палладия (Хараш, Негиши, Стилле, Сузуки). Получение катализаторов - комплексов палладия. Окислительное присоединение - восстановительное элиминирование как элементарные акты в реакциях кросс-сочетания. Стереоселективность сочетания с 1-алкенилгалогенидами. Сочетание с терминальными алкинами (Соногашира). Сочетание ртутноорганических соединений с алкенами (Хек). 
6. Применение титанорганических соединений в синтезе. Введение двух алкильных групп на место атома кислорода в кетонах действием диалкилтитан-дихлорида. Диастереоселективный синтез спиртов из альдегидов с помощью гомоенолятов титана.

V.Создание двойной углерод-углеродной связи. 

Создание двойной углерод-углеродной связи реакциями элиминирования от алкилгалогенидов, тозилатов, мезилатов.Основания, используемые при этом:трет -бутилат калия, диэтиланилин, производные пиридина и хинолина, амидины (ДБН, ДБУ). 


1. Дегидратация спиртов. Дегидратирующие агенты. Ограничения синтетического использования реакции. 
2.Региоселективные методы создания двойной связи углерод-углерод. Синтез алкенов термолизом ксантогенатов (Чугаев), N-окисей третичных аминов (Коуп). Стереоселективный синтез цис- и транс-алкенов из 1, 2-диолов (Кори, Уинтер). Региоселективный синтез алкенов из тозилгидразонов (Шапиро). 
3. Реакция Виттига как региоспецифический метод синтеза алкенов.Получение илидов фосфора из солей фосфония. Основания, используемые в реакции. Природа связи фосфор-углерод в илидах (p -σ *-стабилизация). Стабилизированные, нестабилизированные и полуствабилизированные илиды. Гидролиз и окисление илидов фосфора. Механизм и стереохимия реакции Виттига.Образование Z- и E-алкенов в реакциях нестабилизированных и стабилизированных илидов. Направленное получение Z - и Е-алкенов: роль солей лития, бессолевой метод. Хемоселективность реакции Виттига. 
Требования к реагентам и аппаратурному оформлению синтеза. Растворители. Техника проведения реакции. 
4. Получение эфиров алкилфосфоновых кислот (Михаэлис-Арбузов) и их использование в синтезе алкенов (вариант Хорнера-Уэдсворта-Эммонса). Получение фосфиноксидов из фосфониевых солей. Фосфиноксидный метод синтеза Z-алкенов (Виттиг-Хорнер). Области применения реакций. 
5. Замещение атома кислорода в карбонильной группе кетонов и сложных эфиров на метиленовую группу с помощью титаноцен-дихлорида (Ф. Теббе).

VI. Алкилирование альдегидов и кетонов 

1. Региоспецифические методы получения енолятов из силиловых эфиров енолов (Сторк) и α, β - енонов и α,-галогенкетонов. . Применение пространственно затрудненных амидов. Строение енолятов (олигомерные структуры). 
Кинетически- и термодинамически контролируемые процессы енолизации, условия их осуществления. Методы региоселективного генерирования енолятов из кетонов и енаминов. 
2. Алкилирование енолятов. Влияние полярности растворителя на региоселективность процесса. Особенности алкилирования енолятов α, β-непредельных кетонов, имеющих γ-протон. Равновесие между α, β- и β, γ-енонами. 
3. Альдольная конденсация, ее механизм. Межмолекулярная и внутримолекулярная и реакции. Направленная альдольная конденсация: использование литиевых енолятов кетонов; применение литиевых и магниевых производных оснований Шиффа в случае альдегидов (метод Виттига). Конденсация силиловых эфиров енолов с альдегидами и кетонами (Мукаяма). 
Диастереоселективность в альдольных конденсациях: модели Фелкина-Ана и Циммермана-Трэкслера. 
4. Использование формильных (гидроксиметиленовых) производных для региоселективного алкилирования кетонов. α-Метиленирование кетонов трифторацетатом метилен-метилфениламмония. 
5. Конденсация по Михаэлю. Механизм реакции. Доноры и акцепторы Михаэля. Катализаторы реакции, ее обратимость, побочные процессы. Ретро-реакция. Региоселективность присоединения нуклеофилов к α, β-непредельным карбонильным соединениям. Выбор оптимальной комбинации реагентов. Региоселективность реакции несимметричных кетонов. Енамины как доноры Михаэля. Термическая реакция Михаэля. 
Основания Манниха и другие синтетические эквиваленты акцепторов Михаэля. Синтез 2-нитроалкенов из 1-нитроалканов. β-Хлорэтил- и β-хлорвинилкетоны, их синтез ацилированием алкенов и алкинов (Кондаков). 
6. Реакции аннелирования. Вариант Робинсона. Применение β-хлоркетонов, оснований Манниха, α-силилированных винилкетонов (Сторк) в качестве эквивалентов енонов. Реагент Назарова и его использование в создании карбо- и гетероциклических структур. Аннелирование через енамины. Дилитиевые производные пропаргиловых спиртов в реакциях аннелирования с образованием пятичленного карбоцикла. 
Понятие о каскадных реакциях. Бис- и трис-аннелирование. 
Методы спиро-аннелирования кетонов: применение α,ω-дигалогенидов и α-гидроксиметиленкетонов. Спиро-аннелирование с помощью илидов серы (метод Троста-Богдановича).

VII. Применение кремнийорганических соединений в синтезе 

1. Особенности кремнийорганических соединений по сравнению с их углеродными аналогами. Склонность атома кремния к образованию связей с атомами O, Cl и F. Нуклеофильное замещение при атоме кремния. Фторид-ион как высоко селективный агент десилилирования. 
Влияние атома кремния на стабильность β-карбениевого центра и α-карбанионного центра. Стерический эффект группы Me3Si. 
2. Использование триметилхлорсилана в ацилоиновой конденсации. Триметилсилилцианид: его получение и применение в синтезе β -аминоспиртов и β -гидроксинитрилов. Синтез амидов с помощью триметилсилил-азида. 
3. Силиловые эфиры енолов, их получение из кетонов, α, β-енонов,β -дикетонов, эфиров β -кетокислот. Силокси-диены, диен Данишефского (1-метокси-3-триметилсилоксибутадиен-1,3) и его применение в синтезе алициклов и гетероциклов. 
Генерирование литиевых и тетраметиламмониевых енолятов из силиловых эфиров енолов. Применение силиловых эфиров енолов в альдольной конденсации, реакциях Манниха и Михаэля. 
4. Винилсиланы, их получение из магнийорганических соединений, из кетонов и тозилгидразина и реакцией гидросилилирования. Восстановление силилированных спиртов пропаргилового типа алюмогидридом лития и водородом; стереоселективность этих реакций. Синтез силилированных 1,3-диенов и их применение в реакциях Дильса-Альдера. 
Ациклические винилсиланы как синтетические эквиваленты кетонов. 
5. Реакция Петерсона как альтернатива реакции Виттига (применение α-литированных силанов) для синтеза алкенов. Стереонаправленный синтез Z - и E -алкенов из α-силилированных кетонов. 
6. Аллилсиланы. Их получение из магний-, литий- и натрийорганических соединений. Десилилирование аллилсиланов с перемещением связи С=С при действии электрофильных реагентов. 
7. Этинилсиланы. Их синтез и расщепление связи кремний-углерод в них под действием фторид-иона и нитрата серебра.

Рекомендуемая литература.

1. К. Бюлер, Д. Пирсон, Органические синтезы, ч. 1 и 2, М., Мир, 1973. 


2. R. K. Mackie, D. M. Smith, R. A. Aitken, Guidebook to Organic Synthesis, 3 rd Ed., Prentice Hall, Harlow, England, 1999. 
3. H. O. House, Modern Synthetic Reactions, W. A. Benjamin, New York, 1965; 2 nd Ed., Benjamin, Menlo Park, CA, 1972. 
4. Michael B. Smith, Organic Synthesis / McGrow-Hill, Inc., N. -Y., 1994; 2 nd Ed., McGraw-Hill, New-York, 2002. 
5. I. Fleming, Frontier Orbitals and Organic Chemical Reactions, Wiley, London, 1976. 





Одно из преимуществ бедности: врач вылечит вас быстрее. Фрэнк Хаббард
ещё >>