ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая методология тонкого органического синтеза из "Тонкий органический синтез" Наиболее важными источниками сырья являются продукты первичной переработки угля, нефти и природного газа. Так, при химической переработке угля получают ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, нафталин) и газообразные оксиды углерода. При крекинге и риформинге нефти получают алифатические, ациклические, ароматические и гетероциклические углеводороды, из природного газа — метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, высшие парафины. [c.6] Последующие превращения первичных продуктов угле-, нефте- и газопереработки приводят к таким веществам, как спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, кислоты. Очень важный вклад в сырьевую базу внесло производство синтез-газа, из которого получают метанол, высшие углеводороды (синтез Фишера — Тропша). Из монооксида углерода получают фосген, муравьиную кислоту, из метана — циановодородную кислоту, сероуглерод и хлорпроизводные. [c.6] Многие синтезы соединений-предшественников основаны на использовании ацетилена, который в свою очередь получают из дикарбида кальция термоокислительным пиролизом метана или крекингом углеводородов жидких нефтяных фракций. [c.6] Более сложные исходные соединения получают переработкой сельскохозяйственного, лесохимического и микробиологического сырья (жиры, масла, крахмал, белки и т. д.). Доступность и стоимость одного и того же вида сырья может меняться с течением времени вследствие разных причин, поэтому при разработке новых синтезов важно учитывать прогнозы по производству соединений-предшественников. [c.6] Рассмотрим на конкретном примере синтеза никотиновой кислоты витамина РР) решение этих двух задач. [c.7] Впоследствии были осуществлены синтезы из пиридина путем введения в него таких заместителей, как сульфогруппа и бром. Сульфо-группу заменяли на цианогруппу, которую затем омыляли до карбоксильной группы. Переход от 3-бромпиридина в никотиновой кислоте осуществлен через литиевое производное с введением карбоксильной группы действием СОг и НгО. Оба синтеза являются многостадийными, что снижает общий выход никотиновой кислоты. [c.8] Более перспективными оказались синтезы, основанные на окислении алкилпиридинов — 3-метилпиридина (р-пиколин) и 2-метил-5-этил-пиридина, а также хинолинд. При окислении р-пиколина перманганатом калия в щелочной среде выход Никотиновой кислоты составляет 77% в более жестких условиях возможно увеличение выхода до 92%. [c.8] При выборе промышленного способа синтеза необходимо учитывать доступность реагентов, их стоимость, состав образующихся продуктов, возможность утилизации отходов. При использовании реакции окисления более предпочтительны каталитические методы. [c.8] При синтезе более сложных веществ трудности возрастают. Особенно сложны синтезы оптически активных веществ. [c.8] Все многообразие химических превращений, с которыми приходится иметь дело в процессах тонкого органического синтеза, можно объединить й несколько групп, каждая из которых характеризуется общими приемами проведения химических реакций 1) превращения имеющихся в молекуле заместителей 2) введение новых заместителей 3) элиминирование заместителей 4) циклизация 5) перегруппировки 6) проведение регио- и энантиоселективных реакций. [c.8] В пределах каждой группы обычно используют несколько типичных процессов. Так, при превращениях имеющихся заместителей широко применяют реакции окисления, восстановления и конденсации, для введения новых заместителей — реакции галогенирования, сульфирования, нитрования, нитрозирования, алкилирования и ацилирования. [c.8] Из реакций элиминирования, обычно используемых для образования ненасыщенных связей, наиболее часто применяют реакции удаления галогенов, галогеноводородов (реакции Зайцева), расщепление четвертичных аммониевых оснований (реакция Гофмана), Для построения циклических систем используют реакции конденсации, протекающие обычно с выделением воды, спиртов, галогеноводородов и других соединений или путем раскрытия ненасыщенных связей (реакция Дильса — Альдера, синтезы на основе ацетилена и др.). [c.8] Перегруппировки позволяют получать соединения с определенным расположением заместителей (перегруппировка Клайзена, пинаколино-вая перегруппировка и др.), уменьшать число углеродных атомов в молекуле (перегруппировки Гофмана, Курциуса, Лоссеня) или наращивать углеродную цепь (перегруппировка Вольфа в реакции Арндта — Эйстерта). [c.9] Проведение регио- и энантиоселективных синтезов достигается путем направленного воздействия на определенные реакционные центры подбором соответствующего реагента, условий реакции или изменения механизма реакции. [c.9] Энантиоселективностью называют предпочтительное образование в процессе реакции одного энантиомера. Эяантиомеры — это стереоизомеры, которые относятся друг к другу как несимметричный предмет к своему зеркальному изображению. Они вращают плоскость поляризованного луча в противоположные стороны, но на один и тот же угол. Наиболее часто в тонком органическом синтезе используют соединения с хиральным атомом углерода, имеющим четыре различных заместителя. У такого атома отсутствуют элементы симметрии и его называют также асимметрическим. [c.9] Если при синтезе образуется молекула с хиральным атомом углерода, то получают смесь энантиомеров (1 1), которые обычно выделяются в виде рацемического соединения. Для получения чистого энантиомера необходимо расщепление рацемического соединения выход энантиомера не может превышать 50%. Поэтому всегда заманчива идея получения энантиомера путем асимметрического синтеза (направленное получение одного энантиомера). К сожалению, пока известны только немногие примеры таких синтезов, имеющие промышленное применение. Наиболее часто эффект асимметрического синтеза достигается в результате применения оптически активных катализаторов. [c.9] При разработке химической схемы синтеза требуется рассмотреть большое число вариантов, поэтому для этой цели целесообразно использовать ЭВМ. [c.9] Планирование и поиск путей синтеза органических соединений с помощью ЭВМ получило название компьютерного синтеза (КС). Первая программа компьютерного синтеза была предложена в 1969 г. Е. Кори и У. Уипке. В последующие годы был создан ряд программ, которые позволяют осуществлять компьютерный синтез, основываясь на различных описаниях структуры соединений и химических реакций, выбранных в качестве основных критериев для программирования. [c.9] При ретросинтетическом подходе в химическую систему входит одно соединение, при прямом — одно или несколько соединений. [c.10] Построение дерева синтеза осуществляют путем введения структуры соединения / в заданную химическую систему. Программа генерирует набор предшественников (14, 15) заданной ХС, опираясь на эмпирические и логические инструкции, заложенные в нее. Данная процедура может быть повторена для всех или некоторых структур, генерированных на отдельной стадии, пока не будут выполнены заданные условия. [c.10] Вернуться к основной статье