Слайд 3
Основные стратегии в ретросинтетическом
анализе
Слайд 4
Ретросинтетический
анализ
Для любой более или менее сложной органической
молекулы можно написать множество ретросинтетических схем
Слайд 5
Ретросинтетический
анализ
Важный вопрос, который возникает в ходе ретросинтетического
анализа: в каком месте молекулы лучше всего провести расчленение?
Слайд 6
Ретросинтетический
анализ
М.Смитом был разработан формализованный подход для решения
этой задачи
M.B. Smith. J. Chem. Education, 1990, V.67, p.
848
Связям С-С приписывается различное старшинство, в зависимости от положения этих связей в скелете молекулы и характера присоединенных к ним функциональных групп
Слайд 7
Ретросинтетический
анализ
По определенным правилам все связи С-С получают
то или иное число "баллов“
Первой разрывают связь, получившую максимальный
"балл“
Затем эту процедуру повторяют для полученных "осколков" молекулы и т.д. до тех пор, пока не придут к доступным соединениям
Слайд 8
Ретросинтетический
анализ
Ниже приведен один пример использования такого алгоритма
для анализа
Слайд 9
Ретросинтетический
анализ
Разбиение ЦМ по способу (b) дает возможность
предложить доступные реагенты для рационального осуществления синтеза
Слайд 10
Ретросинтетический
анализ
Правила М. Смита для определения старшинства связей
достаточно сложны
Ряд принципов выбора стратегической связи формализован для
возможности создания программ для ЭВМ с целью осуществления ретросинтетического анализа в компьютерном синтезе
Слайд 11
Ретросинтетический
анализ
Лучше стремиться увидеть в ТМ определенные "ключевые"
структурные элементы, подсказывающие, какой именно трансформ следует провести
Слайд 12
Ретросинтетический
анализ
Пример такого решения трехстадийный синтез природных производных
циклопентаноидов
Слайд 13
Ретросинтетический
анализ
Пример - используем трансформ Дильса-Альдера
Слайд 14
Ретросинтетический
анализ
Почему применяем Tf Дильса-Альдера? – из-за наличия
шестичленного карбоцикла с двойной связью
Во многих других (но не
во всех) случаях, когда молекула содержит названные структурные элементы, можно использовать в анализе Tf Дильса-Альдера
Слайд 15
Ретросинтетический
анализ
Пример Tf Гриньяра
Слайд 16
Ретросинтетический
анализ
Необходимые и достаточные элементы в строении молекулы,
позволяющие проводить определенный трансформ, называются ретронами
Ретроны именуют по названию
трансформа
Слайд 17
Ретросинтетический
анализ
Целевая молекула может содержать необходимый, но не
достаточный элемент для проведения трансформа -частичный ретрон
Пример частичного ретрона
Дильса-Альдера
Слайд 18
Ретросинтетический
анализ
Залогом успешного проведения ретросинтетического анализа является умение
видеть ретроны, содержащиеся в ТМ и в соответствии с
этими ретронами проводить расчленения
Слайд 19
Ретросинтетический
анализ
Начиная процедуру ретросинтетического анализа, надо прежде всего
ответить на следующие вопросы:
1. Какие функциональные группы присутствуют
в ТМ?
2. Есть ли симметрия в ТМ? Симметрию лучше сохранить в ходе анализа
Слайд 20
Ретросинтетический
анализ
Начиная процедуру ретросинтетического анализа, надо прежде всего
ответить на следующие вопросы:
3. Есть ли аналогия в
решении проблемы данного синтеза с проблемами, уже решенными ранее?
4. Можно ли представить ТМ состоящей из доступных или легко синтезируемых фрагментов?
Слайд 21
Ретросинтетический
анализ
Не существует универсального алгоритма, который позволил бы,
базируясь на структуре данной ТМ, привести к однозначному нахождению
исходных соединений и пути синтеза ТМ
Это невозможно хотя бы в силу множественности возможных решений поставленной задачи (дерево синтеза)
Слайд 22
Ретросинтетический
анализ
Единственная возможность, реализуемая в ретросинтетическом анализе -
постепенное уменьшение молекулярной сложности
В ряде случаев приходится использовать так
называемые "скрытые" пути упрощения структуры ТМ (могут включать использование на каком-то этапе вспомогательного усложняющего трансформа, чтобы потом резко упростить структуру)
Слайд 23
Пример
Преобразовав проекцию Фишера в клиновидную проекцию, мы увидим
"вспомогательный ключ"
Слайд 24
Пример
Использование трансформа гидрирования упрощает структуру, удаляя два стереоцентра
(однако дальнейшее расчленение полученного алкена провести трудно)
Слайд 25
Пример
Мы можем усложнить структуру, проведя сочленение в шестичленный
цикл
Слайд 26
Пример
В соединении, полученном после трансформа сочленение (R), присутствует
полный ретрон Дильса-Альдера
Однако, следует видоизменить функциональные группы (FGI), так
как реакции Дильса-Альдера благоприятствуют электроноакцепторные группы в диенофиле
Слайд 30
Стратегии ретросинтеза
1. Стратегии, базирующиеся на трансформах
Целью таких
стратегий является поиск наиболее мощного упрощающего трансформа (который дает
наибольший вклад в «дерево синтеза»)
Слайд 31
Стратегии ретросинтеза
1. Стратегии, базирующиеся на трансформах
При этом
приходится перебрать несколько возможных первичных трансформов, то есть поиск
мощного трансформа становится самоцелью (лучше сказать "подцелью")
Слайд 32
Стратегии ретросинтеза
1. Стратегии, базирующиеся на трансформах
При этом
подходе трансформы используются чисто механически, без прямой связи с
главной целью анализа - нахождением способа синтеза данной ТМ
Слайд 33
Пример
Анализ сесквитерпена - валеранона (обнаружен в валериане)
Слайд 34
Пример
Наличие в молекуле двух сочлененных шестичленных колец, в
одном из которых имеется карбонильная группа, предполагает возможность использования
в анализе Tf Робинсона
Следует провести дополнительный усложняющий трансформ (FGA) - ввести еще одну карбонильную группу
Слайд 36
Пример
Трансформам APD и FGA соответствует присоединение литий-диалкилкупрата
Слайд 37
Пример
Трудность представляет селективное удаление одной из карбонильных групп
в соединении (8)
Эту проблему можно решить, используя селективный восстановитель,
избирательно восстанавливающий менее стерически затрудненную С=О группу
Слайд 39
Другой вариант
Базируется на трансформе Робинсона
Слайд 41
Третий вариант
Использованы трансформы для уменьшения молекулярной сложности
Слайд 42
Третий вариант
Для превращения (11) в (10) существуют вполне
реальные реакции
Но синтез соединений (12) и (13) представляет большие
трудности
Слайд 43
Стратегии ретросинтеза
2. Стратегии, базирующиеся на структуре
Определяющая роль
принадлежит обнаружению в структуре ТМ потенциального исходного соединения, субъединицы,
содержащей определенный ретрон или начального хирального элемента для создания правильных стереосоотношений в ТМ
Слайд 44
Пример
В соединении для синтеза простагландинов можно увидеть родство
с полициклической структурой дициклопентадиена
Слайд 45
Пример
Успокаивающий лекарственный препарат
Слайд 46
Пример
В ходе анализа некоторые связи и кольца целесообразно
сохранять, не подвергая их расчленению
Такие фрагменты структуры обычно берут
начало из доступных соединений, так называемых билдинг-блоков (building block, строительный блок)
Слайд 48
Ретросинтетический
анализ
Билдинг-блоком называется соединение, содержащее одну или несколько
функциональных групп, позволяющих легко встраивать содержащий структурный фрагмент в
молекулы других соединений (н-алкильные группы, бензольные и нафталиновые кольца, а также ряд гетероциклических структур)
Слайд 49
Стратегии ретросинтеза
3. Стратегии, основанные на топологии
Эти стратегии предполагают
обнаружение связи (или связей), расположение которой, в соответствии с
ее положением в ТМ, дает максимальное уменьшение молекулярной сложности
Слайд 50
Стратегии ретросинтеза
3. Стратегии, основанные на топологии
Эти связи называются
«стратегическими»
Три основных типа стратегических связей:
а) связи, расположенные в середине
молекулы
б) связи, идущие из точки ветвления
в) связи, непосредственно присоединенные к циклу
Слайд 52
Стратегии ретросинтеза
4. Стратегии, основанные на стереохимии
Два подхода:
создание
определенной относительной конфигурации (диастереоселективные стратегии)
создание заданной абсолютной конфигурации
(хиронный подход)
Слайд 53
Стратегии ретросинтеза
4. Стратегии, основанные на стереохимии
Диастереоселективность может базироваться
на механизме реакции, соответствующей данному трансформу
Слайд 54
Стратегии ретросинтеза
4. Стратегии, основанные на стереохимии
Очень важно найти
синтетические реакции, которые соответствуют данным трансформам и приводят к
нужному стереосоотношению частей молекулы
Слайд 56
Стратегии ретросинтеза
5. Стратегии, базирующиеся на функциональных группах
Функциональные группы
часто входят в состав того или иного ретрона и
поэтому играют важную роль при выборе трансформа и даже стратегии анализа
Слайд 57
Стратегии ретросинтеза
5. Стратегии, базирующиеся на функциональных группах
Все характерные
группировки атомов, за исключением алкильных (арильных) групп, считаются функциональными
группами
F, Cl, Br, I, -NO2, >C=C<, -CC-
Слайд 58
Стратегии ретросинтеза
5. Стратегии, базирующиеся на функциональных группах
Расчленения можно
проводить на базе одной функциональной группы
Слайд 59
Стратегии ретросинтеза
5. Стратегии, базирующиеся на функциональных группах
Слайд 60
Стратегии ретросинтеза
5. Стратегии, базирующиеся на функциональных группах
Способность функциональных
групп превращаться в другие (трансформ FGI) дает возможность регулировать
реакционную способность функциональных групп и приводит к новым путям расчленения ТМ
Слайд 61
Стратегии ретросинтеза
Расчленения на базе одной функциональной группы высокоэффективны,
если они:
1) разрывают стратегическую связь в кольце, ответвлении или
в цепи
2) удаляют стереоцентр (его можно стереоселективно создать из продукта расчленения)
3) создают ретрон для нового упрощающего трансформа
4) дают возможность расчленения новой стратегической связи
Слайд 62
Методы синтеза в ретросинтетическом анализе