principi di sintesi organica – anno accademico 2008-2009 1 principi di sintesi organica parte 1
Post on 01-May-2015
235 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
Principi di sintesi Principi di sintesi organicaorganicaparte 1parte 1
2
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
The Nobel Prize in Chemistry 1965"for his outstanding achievements in the art of organic synthesis"
The Nobel Prize in Chemistry 1969"for their contributions to the development of the concept of conformation and its application in chemistry"
Odd HasselNorwayUniversity of Oslo Oslo, Norwayb. 1897d. 1981
Robert BurnsWoodwardUSAHarvard University Cambridge, MA, USAb. 1917d. 1979
Derek H. R. BartonUnited KingdomImperial CollegeLondon, UKb. 1918d. 1998
The Nobel Prize in Chemistry 1990"for his development of the theory and methodology of organic synthesis"
Elias James CoreyUSAHarvard University Cambridge, MA, USAb. 1928
quinine
cortisone
cholesterol
strychnine
lysergic acid
chlorophyll
cephalosporin
colchicine
Longifolene
Ginkgolide A
Lactacystin
Oseltamivir
Miroestrol
Ecteinascidin
reserpine
3
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
SINTESI TOTALE
• Perché si progetta e si esegue una sintesi totale ?
• Per confermare la struttura molecolare di sostanze isolate da fonti naturali
• Per costruire nuovi composti strutturalmente correlati a molecole naturali biologicamente attive, per valutarne l’attività e studiare la relazione struttura – attività
• Per produrre molecole naturali biologicamente attive, presenti in natura solo in piccolissime quantità
• Per migliorare la sequenza sintetica che porta ad un determinato prodotto (selettività, resa, economia di processo, ....)
• Per modificare le caratteristiche di una sostanza, in modo da migliorarne alcune caratteristiche (stabilità, biodisponibilità, ....)
• Per costruire nuovi composti, valutarne le caratteristiche ed i possibili impieghi
4
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
SM TM
SMTM
SM
SM
LEGENDA:reagenti = Starting Materials (SM);molecola da sintetizzare = Target Material (TM)passaggi sintetici = Steps
Sintesi lineare
Sintesi convergente
5
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
resa % = yield % = peso (moli) del prodotto ottenuto
peso (moli) teorico del prodottox 100
conversione % = moli del prodotto ottenuto
moli del reagente consumatox 100
resa % ≤ conversione % ≤ 100%
Il concetto di conversione è importante nei processi industriali in cui il materiale
di partenza non reagito viene separato e riutilizzato. Possiamo condurre una
reazione con resa del 60% e, se tutto il reagente consumato si è convertito nel
prodotto, la conversione sarà del 100%. Il 40% di reagente inalterato potrà essere
riutilizzato. Se la resa è del 60%, ed il 40% di reagente non convertito nel prodotto
desiderato ha fornito il 40% di sottoprodotti, allora la conversione sarà solo del
60%
6
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
Sintesi lineare (ramo lineare di una sintesi convergente):
Y (%) = (yi /100)x100
SM TMA B C D E90% 90% 90% 90% 90% 90%
90% 81% 73% 66% 59% 53%
SM
SM A B
C D
E TM
90% 90%
90% 90%
90% 90%
90% 81%
90% 81%
73% 66%
7
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
RESA e variabili sperimentali (tempo, temperatura, agitazione, solvente, concentrazione........)
variabili sper
resa
variabili sper
resa
SELETTIVITÀ chemoselettività
regioselettività
stereoselettività distereoselettività enentioselettività
8
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
CHEMOSELETTIVITÀè chemoselettiva una reazione che modifica selettivamente un gruppo funzionale della molecola, lasciando inalterati gli altri gruppi presenti
REGIOSELETTIVITÀè regioselettiva una reazione che produce selettivamente uno solo dei possibili prodotti ottenibili dall’attacco di un reattivo in siti differenti
OEt
O O NaBH4
OEt
OH O
OEt
O O LiAlH4 OH OH
HBr H
Br
HBr H
Br
Br
H
+
9
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
STEREOSELETTIVITÀè stereoselettiva una reazione che produce selettivamente uno solo dei possibili stereoisomeri. Se gli stereoisomeri possibili sono diastereoisomeri, si parla di diastereoselettività, se sono enantiomeri, si parla di enentioselettività
Ph
OH H2SO4Ph
O OHPh
PhLi
OH
Ph
t-Bu t-Bu
Non si deve confondere la stereoselettività di una reazione con la stereospecificità (non sono definizioni intercambiabili !!!). La stereospecificità si riferisce ai reagenti: quanto due (o più) stereoisomeri danno prodotti diversi, la stereoselettività si riferisce ai prodotti, quando pur essendo possibili più prodotti stereoisomeri se ne forma in modo predominante, od esclusivo uno
O OHH
LiAlH4
H
OH
t-Bu t-Bu
10
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
Una sequenza sintetica si può comporre di:
Reazioni di formazione di legameReazioni di interconversione fra gruppi funzionali (Functional
Group Interconversion = FGI)Extra-steps
Reazioni diformazione di legame
formazione
ciclizzazione
anellazione
riconnessione
11
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
Reazioni di interconversione fra gruppi funzionali (FGI)
Modificano i gruppi funzionali senza modificare lo scheletro di atomi di Carbonio.Non necessariamente portano ad una funzione presente nel prodotto, ma possono essere necessarie per favorire, o permettere, una determinata reazione di formazione di legame
OH
O
Cl
O
NH
O
NH
Extra-steps
Modificazioni temporanee, quali la protezione dei gruppi funzionali, oppure i passaggi di separazione e purificazione
Una sintesi è tanto più efficiente, quanto minore è il numero di extra-steps e di FGIUna sintesi è tanto più efficiente, quanto minore è il numero di extra-steps e di FGI
OOOO
HO O
Me
O
HR
N
HR
R1NH2
R1
12
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
Polarizzazione di legame e reattività:
la reattività di un composto è determinata dalla natura dei gruppi funzionali presenti. Gruppi elettron-atrattori (EWG = Electron Withdrawing
Group) conferiscono proprietà elettrofile all’atomo di carbonio legato
Z
Nu
Xd0
d2 d4a1
a3 a5
Z = EWG
Ovviamente un gruppo elettron-donatore (EDG = Electron Donating
Group) conferisce proprietà opposte
X
El+
Xa0
a2 a4d1
d3 d5
X = EDG
13
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
La reazione di un accettore (elettrofilo) in posizione m am con un donatore
(nucleofilo) in posizione n dn, porta ad composto con distanza m + n fra i due gruppi
funzionali che imprimono la polarità. Poiché la formazione di legami C-C impone la
reazione fra nucleofili ed elettrofili (o fra donatori ed accettori), necessariamente si
possono ottenere solo derivati con i gruppi funzionali separati da un numero dispari di
atomi. O
OO
d2
a1OH
12
3
O
OEt
O OEt
O
d2
a3
OEt
O
OEtO
O
12
34
5
condensazione aldolica
addizione di Michael
14
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
UMPOLUNG
se un composto (TM) presenta una distanza pari fra i gruppi funzionali ?si deve ricorrere ad un reagente a reattività classica e ad uno a reattività invertita
NC
O
OHd1
O
NC C
O-
NC
OH
O
OH1
2a1 d1
O
HS S
Hd1
NO2d1 NH2
S S
H
O
H
OH
S
S
OH
O
H1
2
O
H
OH OH
H2N
1
2O2N O2N
15
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
RETROSINTESI O APPROCCIO DISCONNETTIVO
focalizza l’attenzione sul TMdisconnette il legamiimpone polarizzazioni arbitrarie (opposte) sugli atomi dei frammenti risultantirisale a plausibili reagenti
AB
AB
A
X B
M M = metallo (Na, Li, Mg, Pd, ....)X = elemento elettronegativo(alog., =O, ....)
freccia retrosintetica
simbolo dell'operazionedi disconnessione sintoni
(entità formali)
reagenti
AB
A
M B
X
16
Principi di sintesi organica – Anno Accademico 2008-2009
?
reagenti
Ph
O
PhXMg
PhBr
Ph Ph
OH
1,5-difenilpentan-1-olo
PhPh
OH
PhPh
OH
sintoni
PhBr Mg, Et2O
PhBrMg Ph
O
Ph Ph
OMgBrH2O/ H+
Ph Ph
OH
retrosintesi
sintesi
top related