jalase21

Report
‫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+

similar documents