R-C-OR" + ROH: N
Alkali hidrolizde ayrılan grup (RO®) | çok kötü görünüyor ve herhangi bir tepki verilmesi mümkün değil. Bu özellik - asetallerin alkalin ortamda stabilitesi - karbonil grubunun korunması gerektiğinde kullanılır. Bir veya diğer fonksiyonel grubun (aminler, alkoller, fenoller, olefinler, merkaptanlar, CH-asitlerde vb.) korunması organik sentezde çok önemli bir görevdir (Bölüm XXII). Kolayca bulunabilen akroleinden gliserol aldehit.
CH2=CH-Cf° + KMnO, N
Potasyum permanganatın doğrudan akrolein üzerindeki etkisi hem ^C=CX^ hem de aldehit-C grubunun oksidasyonuna yol açar: CH2-CH-C he he he
akrolein gliserik asit uO HC1.
Bu, aldehit grubunun korunmasını gerektirir; bu, örneğin hidrojen klorür varlığında etanolün etkisi ile aldehitin bir asetale dönüştürülmesiyle elde edilebilir.
3-kloropropanal
CH2-CH2-C-OS2H5
1D-dietoksi-3-kyaorpropan
İkincisi, bir asetal oluşumuyla eş zamanlı olarak çift bağa hemen bağlanır. Sentezin ana aşaması, alkali ortamda stabil olan bir asetalin korunmasıyla alkali ile klorsuzlaştırma sonucunda çift C=C bağının yenilenmesidir.
CH2-CH-Cr-OC2H5
OH OH H1,1-dietoksi-2,3-dihidroksipropan
Asetalin ılımlı koşullar altında asit hidrolizi istenen gliseraldehiti verir:
R°g^ H3Oe UR
sn2-sn-schn? sn2-sn-on o os2n5 o o n
2,3-dihidroksipropanal, gliseraldehit Sterik engelden dolayı, ketonlar alkollerle reaksiyona girerek hemiketaller oluşturur, aldehitlerin hemiasetaller oluşturmasından çok daha zordur, özellikle de keton veya alkoldeki hacimli gruplarla.
Karbonil grubunu korumak için siklik asetaller oluşturan glikollerin kullanılması uygundur, örneğin:
^O c© ^o-sn2
CH3CH2CH- + CH2-CH2 -H- CH3-CH2-C I
N OH OH N 0 СНз
2-ETHL-1,3-dioksalan
Bu öncelikle sıradan alkollerle etkileşime girdiğinde ketal oluşturma eğiliminde olmayan ketonlar için önemlidir. Oksialdehitler ve oksiketonlar tarafından molekül içi hemiasetal oluşumu karbonhidratların karakteristik özelliğidir; ayrıntılar için bkz. Bölüm XXIII.
Karboksilik asitlerin eklenmesi. Aldehitler, alkollere benzer şekilde karboksilik asitleri (tercihen bunların anhidritlerini) ekleyerek asilleri oluşturabilir:
asetaldehit asetik anhidrit etiliden diasetat
Aldehitlerin polimerizasyonu. Düşük aldehitler (formaldehit, daha kötü - asetaldehit), başlatıcısı genellikle su olan polimerizasyon yeteneğine sahiptir.
Nosn2-o-sn2-on + n-s
vb. - HO^CH2O^H
Polimer ürünlerin doğası şartlara mı bağlıdır?
W Sulu çözeltilerde formaldehit oligomerik doğrusal polimerler oluşturur. Böyle bir çözelti buharlaştırıldığında katı bir ürün olan paraformaldehit oluşur. 8 ila 100 oksimetilen ünitesi içerir. Polimerizasyonu başlatan su, aynı anda polimeri parçalayarak hidrolize eder, bu nedenle sulu çözeltilerde yüksek moleküllü bir polimer elde etmek imkansızdır; ısıtıldığında, özellikle asitlerle birlikte ratformaldehit parçalanır, gaz halindeki formaldehite dönüşür, |^ bu kapalı bir kapta gerçekleşir - trioksana "."pl. 64"C, kaynama noktası 115°C).
trioksan
ama-|-сн2о--н -?- 9^у
paraformaldehit
Formaldehitten yüksek molekül ağırlıklı (L > 1000) bir polimer elde etme fikri birçok ünlü kimyagerin ilgisini çekti. Poliformaldehit ilk olarak 19. yüzyılın ortalarında A. M. Butlerov tarafından tanımlandı. Polimer, stabilitesini arttırmaya yönelik kimyasal yöntemler de dahil olmak üzere yüksek moleküler poliformaldehitin sentezi ve özellikleri üzerine temel temel araştırmalar yürüten, polimer kimyasının kurucularından Alman kimyager G. Staudinger'in çalışması sayesinde yeniden doğuşunu aldı. Bununla birlikte, sentezin mühendislik uygulamasıyla büyük zorlukların üstesinden gelmek ve yüksek moleküllü poliformaldehitin endüstriyel üretimini ve işlenmesini ilk kez ancak 1959'da kurmak mümkün oldu (Dupont).
Günümüzde poliformaldehit, depolimerizasyonu önlemek için terminal hidroksi gruplarının basit gruplara dönüştürüldüğü bir homopolimer formunda elde edilmektedir.
veya esterler (Delrin, Tenac) veya formaldehitin %2,5-3,0 etilen oksit, 1,3-dioksolan ile kopolimeri
(I J) ve diğerleri (celcon, SFD, hostaform) moleküler O ile
40-120 bin ağırlığında.
CH3-C-O-J-CH2OJ-C-CH3
poliformaldehit (delrin, tenak)
Mükemmel bir yapı malzemesi olarak poliformaldehit, makinelerde, alet yapımında ve elyaf eğirmede giderek daha fazla kullanılmaktadır.
79.3.1.3. Halojen merkezli nükleofillerle reaksiyonlar
Halojenoanyonlar zayıf nükleofillerdir (iyi ayrılan gruplar) ve yukarıda belirtildiği gibi HHal, aldehitler ve ketonlarla kararsız katılma ürünleri oluşturur.
ALDEHİTLER[kısalt. Novolat'tan. al(kol)dehit(rogenatum) - hidrojenden yoksun alkol], org. bağlantı, içeren aldehit SNO grubu. IUPAC isimlendirmesine göre adı. A. isme eklenerek üretilir. karşılık gelen hidrokarbon son eki "al" veya adı. bir eksik C atomu içeren hidrokarbon, "karbonhidrat" son eki aldehit"; ilk durumda karbon aldehit gruplar ikincide 1 olarak numaralandırılmıştır - aldehit grup zincir numaralandırmasına dahil değildir. Çok işlevli bağlantılarda aldehit grup "formil" ön ekiyle gösterilir, ör. bağlantı OSNCH 2 CH (CHO)CH 2 CHO çağrıldı. 1,2,3-propantrikarb aldehit veya 3-formilpentandial; bazı A.'ların önemsiz isimleri vardır (tabloya bakınız).
ÖZELLİKLER ALDEHİTLER
|
Birleştirmek |
İsim |
Kaynama sıcaklığı, 0 C |
|||
|
IUPAC önemsiz |
|||||
|
Metan |
Biçim aldehit, formik A. |
||||
|
Aset aldehit, sirke A. |
|||||
|
C 2 H 5 CHO |
propanal |
Propiyonik A. |
-81'den -80'e |
||
|
C3H7CHO |
Bütanal |
Butir aldehit, yağlı A. |
|||
|
sn 2 = snno |
Propenal |
Akrolein, akrilik A. |
-88'den -86,5'e |
||
|
CH3CH=CHCHO |
2-bütenal |
Krotonovy A. |
-77 ila -76 |
||
|
C 6 H 5 CHO |
Benz aldehit |
||||
IR spektrumunda A. karakteristiği. soğurma bantları v C=o 1740-1720 cm-1 (alifatik A.), 1715-1695 cm-1 (aromatik), 1705-1685 cm-1 doymamış bölgede yer alır; V C_H -B bölgesi 2880-2650 cm-1. Kimya vardiya aldehit NMR spektrumundaki proton (1H) - 9,4-9,7 ppm bölgesinde. (alifatik A.) ve 9,6-10,1 ppm. (aromatik). 13CHO grubuna bağlı olarak NMR spektrumundaki (13C) karakteristik ikili 190-205 ppm civarındadır. (karşılık gelen ketonların 13 CO değişimlerinden daha güçlü bir alanda 5-10 ppm kadar). Elektronik spektrumlar, RCHO için 290 nm (R = CH3, C2H5, C3H7), akrolein için 345 nm ve creton A için 327 nm (tüm durumlarda 15-25) bantları içerir; (HCO)+, (RCO)+ ve R+ iyonlarına karşılık gelen kütle spektrumu (RCHO) zirveleri. A.'nın konumunda H atomları varsa, o zaman doğrusal bağlantılar içindir. karakteristik zirveler onlar 44 ve dallanmış olanlar için - onlar 44 + 12i, burada P - 1, 2, 3...
A. - en çok biri reaktif sınıflar org. bağlantılar. Alt A. kolayca polimerleşir. Oksidasyon derecesine göre A. orta bir aralıkta yer alır. alkoller ve karbon bileşikleri arasındaki konum, bunların özelliklerini büyük ölçüde belirler. A. depolama sırasında havadaki O2 tarafından belirli bir seviyeye kadar kolayca oksitlenir (ara ürün - peroksiasit):
H2'nin (kat.-Pt veya Ni) etkisi altında ve ayrıca örneğin hidrit iyonlarının donörleri tarafından azaltılırlar. LiAlH 4 ve NaBH 4, birincil alkollere dönüştürülür. Restore edildiğinde aromatiktir. A. metaller veya elektrokimyasal olarak liaril ikameli glikoller üretir. Alkol ve bileşiklerin oluşumuyla orantısız: 2C 6 H 5 CHO + H 2 O -> C 6 H 5 CH 2 OH + C6H5COOH (Cannizzaro bölgesi) veya ester: 2RCHO -> RCOOCH2R (Tishchenko bölgesi). Alkol varlığında azaltılır. alkolat A1 (Meerwein-Ponndorf-Verley bölgesi): RCHO + (CH3)2CHONRCH2OH + (CH3)2 = O. Aromatik. A. benzoin yoğunlaşmasına girin.
Bağların polarizasyonu nedeniyle A., karbonil grubuna nükleofiller ekleyebilir: su, alkoller, aminler vb. Genellikle A. anlamına gelir. Nükleofillerle reaksiyonlarda ketonlardan daha aktiftir. maks. kolayca yanıt veren formlar aldehit esas olarak su çözeltisinde bulunur. hidratlı formda. Bir alkol çözeltisinde, A. sırayla hemiasetaller ve asetaller oluşturur: RCHO + R"OH -> RCH(OR")OH RCH(OR") 2, hidroksilamin-oksimler ile etkileşim üzerine RCH=NOH, hidrazin-hidra -zonları ile RCH =NNH2 ve azinler, birincil aminler-Schiff bazları (azometinler) RCH=NR"; ikincil aminler A ile. RCH2CHO, enaminleri RCH=CHNR2 verir. Endüstride CH2O ve NH3'ten heksametilentetramin (ürotropin) üretilir. Asetallerin ve enaminlerin oluşumu sentezde bir koruma yöntemi olarak kullanılır aldehit gruplar; A. çözeltisinin NaHSO3 ile kristalleşmesine yol açar. katkı maddeleri, - A'nın izolasyonu ve saflaştırılması için.
Organizasyonda son derece önemlidir. hidroksi oluşturmak için aldol yoğunlaşmasının sentezi aldehitler. İkincisi suyu kolayca bölerek sınırsız hale gelir aldehitler(kreton yoğunlaşması):
Benzer bölgelerde aromatik. A. karbonik anhidritlerle (Perkin çözeltisi) ve alifatik. ve aromatik A. sırasıyla malonik asit esterleri (Knoevenagel çözeltisi) ile doymamış asitler veya bunların esterleri oluşturulur, örneğin: 
Amino asitlerin süksinik asit esterleri ile yoğunlaştırılması alkilidenesüksinik asitlere (Stobbe bölgesi) ve amino asitlerle azlaktonlara (Erlenmeyer-Plöchl bölgesi) yol açar. Çekirdek. A.'nın karbonil grubuna ilavesi aşağıdakilerin sentezinin temelidir: alkoller - etkileşim. A. Grignard reaktifleri veya diğer metalurjik bileşiklerle. asetilen ile olduğu gibi bağlantı (Reppe çözeltisi): 2CH20 + HCCH -> NOCH2CCCH2OH; aminokarbonil bileşikleri - karşılıklı. A. veya CH20 ve aminli ketonlar (Mannich çözeltisi): CH3COCH3 + CH20 + (C2H5) 2 MH * HC1 -> CH3COCH2CH2M (C2H5)2 * HC1 + H20; olefinler - A.'nin alkiliden fosforanlar ile yoğunlaştırılmasıyla (Wittig çözeltisi): RCH20 + (C6H5)3-CH2 -> RCH=CH2 + (C6H5)3PO; glisit eterler - Halokarbon esterli A. çözeltisi (Darzan çözeltisi):
A.'nın karbonil grubu aynı zamanda Henri, Kizhner - Wolf, Leuckart, Strecker ve diğerlerinin reaksiyonlarına da katılabilir. A. (ana örnek CH20) bir elektrof olarak reaksiyona girer. 1,3-dioksanlar ve 1,3-glikoller (Prince çözeltisi) oluşturan olefinli reaktifler, örneğin: 
Elektrof. aromatik ikame A.'nin etkisi altındaki çekirdek arilkarbinollere yol açar. CH20'nun fenollerle reaksiyonu fenol-formal üretiminin temelini oluşturur. reçine
Homolitik olduğunda A.'nın peroksitler veya O2 ile başlatılan olefinlere eklenmesi, fotokimyasal ile ketonlar oluşturulur. A. olefinler - oksasiklobütanlar (oksetanlar) içeren çözeltiler, örneğin: 
A. hidrokarbonlar oluşturmak için dekarbonilat (cat.-Rh).
A. en önemli mono- ve oligosakaritleri (glikoz, laktoz vb.) içerir. A. örneğin uçucu yağlarda bulunur. sitral - limon otu (%80'e kadar) ve kişniş yağlarında, sitronelal - sitronella (~%30) ve okaliptüs yağlarında, benzen aldehit- acı badem yağında; Vanilya meyveleri %1,5-3 oranında vanilin içerir.
Alkollerin Ag, Cu veya monokrom katalizörler üzerinden dehidrojenasyonu - çoğu. genel endüstriyel A. üretim yöntemi (temel olarak formlar aldehit ve A. bileşim C5 ve üzeri). Aset aldehit ch'yi üret. varış. etilen oksidasyonunun yanı sıra katalitik. asetilenin hidrasyonu (Kucherov bölgesi), propilenin akrolein oksidasyonu, propiyonik ve A yağının hidroformilasyonu. etilen ve propilen. A. aynı zamanda endüstride katalitik olarak da sentezlenmektedir. karbonlu bileşiklerin (çoğunlukla daha yüksek numuneler) formik asitle restorasyonu, dihalojen ikameli hidrokarbonların hidrolizi.
A. elde etmek için hazırlık yöntemleri: alkollerin varlığında kromatlar veya ketonlarla oksidasyonu. alkolatlar A1 (Oppenauer bölgesi); olefinlerin ozon ayrışımı; ayrışmanın restorasyonu örneğin karbon türevleri. asit klorürler-H2 varlığında. Pd (Rosenmund bölgesi), aşağıdakilerle metal nitriller-hidrürler. elde edilen aldiminlerin vb. hidrolizi; etkileşim Ortoformik eterli Grignard reaktifleri; alil vinil eterlerin yeniden düzenlenmesi (Claisen yeniden düzenlenmesi); 1,2-glikollerin iyot veya (CH3COO)4 Pb ile oksidasyonunun yanı sıra Duff, Nef, Reimer-Tiemann, Sommlet, Gutterman ve Gutterman-Koch sentezlerinin çözeltileri.
Nitelikler için. A.'nın tanımlarında genellikle sulu NH3 çözeltisinden fazla AgN03 çözeltisi (gümüş bir ayna oluşumu) veya CuS04 ve tartarik tuz içeren Fehling reaktifi-alkali çözeltisi (kırmızı bir Cu20 çökeltisinin salınması) kullanılır. Bu reaktifler ketonlarla reaksiyona girmez.
A. alkollerin (bütil, 2-etilheksanol, pentaeritritol vb.), karbonik asitlerin ve bunların türevlerinin (örneğin asetik, perasetik, asetik anhidrit, vinil asetat, asetopropilasetat), polimerlerin, antioksidanların, piridin bazlarının üretiminde kullanılır. 8-12 C atomu içeren, hoş kokulu maddeler. maks. Dünya alüminyum üretim hacmi (birkaç milyon ton/yıl) düşüyor aldehitler C1-C4.
A. gözlerin ve üst solunum yollarının mukozalarını tahriş eder ve sinir sistemi üzerinde zararlı etkiye sahiptir. Moleküldeki karbon atomu sayısı arttıkça tahriş edici etki zayıflar. Doymamış A. doymuş olanlardan daha güçlü bir tahriş edici etkiye sahiptir.
Ayrıca bakınız Akrolein, Anason aldehit, Aset aldehit Benz aldehit, Tarçın aldehit. Yağ aldehit, Propiyonik aldehit, Salisilik aldehit, Biçim aldehit ve benzeri.
Aydınlatılmış.: Roberts D.D., Caserio M.K., Organik Kimyanın Temelleri, çev. İngilizce'den, cilt 2, M., 1978; Buhler K., Pearson D., Organik sentezler, çev. İngilizceden, bölüm 2, M., 1973, s. 51-91; Brettl R., kitapta: Genel organik kimya, çev. İngilizce'den, cilt 2, M., 1982, s. 488-569; Kirk-Othmer ansiklopedisi. 3. baskı, v. I, N.Y.-, 1978, s. 790-98. M.G. Vinogradov.
Yukarıda ele aldığımız seçicilik sorununa yönelik tüm yaklaşımlarda "oyun", ana süreçteki katılımcıları doğrudan etkileyen değişikliklere dayanıyordu: substratın ve/veya reaktifin doğası, reaksiyon koşulları ve hatta doğası reaksiyonun kendisi değişti. Her durumda gerekli dönüşümün seçiciliğini sağlamak mümkün olsa da, bazen bu başarı yüksek bir maliyetle elde edildi, çünkü ana sentez yöntemlerinden herhangi birinin belirli bir problemin çözümüne "ayarlanması" gerekliydi, diğer durumlarda ise bu başarı yüksek bir fiyata elde edildi. Daha önce kullanılan "kara kutunun içine girmek" metaforunu kullanan kelimeler. Pratikte birçok durumda . Seçicilik sorununa farklı bir yaklaşımın daha avantajlı olduğu ortaya çıkıyor. Aşağıdaki şematik örnekle açıklayalım.
A'dan Z'ye ürüne dönüştürme yönteminin iyi geliştirilmiş olduğu belirli bir A-X alt tabakasını ele alalım. Şimdi spesifik görevin, Z'nin özellikler bakımından X grubuna benzer bir grup olduğu Y-A-X substratının Y-A-Z ürününe seçici olarak dönüştürülmesi olduğunu varsayalım. Elbette, örneğin ana reaksiyonu, yalnızca X grubunu etkileyecek ve Y grubunu hiç etkilemeyecek şekilde değiştirmeyi deneyebilirsiniz. Ancak böyle bir yol, çok emek yoğun olabilir. Zaten iyi geliştirilmiş ve muhtemelen karmaşık bir yöntemin değiştirilmesi gerekli olabilir ve Y"-A-X tipi sistemlerdeki her yeni Y için bu çalışmanın yeniden yapılması gerekebilir. Neyse ki, bunu çözmek için farklı bir prensip var. Ggo'nun özü, Y grubunu geçici olarak oyundan çıkarmak ve böylece iki işlevli Y-A-X alt katmanını, X'i kanonik biçimde Z'ye dönüştürmenin olağan yönteminin uygulanabileceği tek işlevli bir alt yapıya dönüştürmektir. Bu, Y fonksiyonunu ana reaksiyon koşulları altında etkisiz olan bir gruba dönüştüren ve sentezin daha sonraki aşamalarında orijinal Y fonksiyonuna ağrısız bir dönüş sağlayan bazı basit reaksiyonlar kullanılarak elde edilebilir.
Bu tür maskeleme veya işlevlerin korunması, organik sentez uygulamalarında son derece yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Bunun ana reaksiyonun seçiciliği problemini ortadan kaldırdığını görmek kolaydır, ancak ilgili X fonksiyonunu etkilemeden Z fonksiyonu üzerine bir koruyucu grup yerleştirmenin seçiciliği sorusu ortaya çıkar. Ancak genel durumda bir çözüm bulmak gerekir. Bu sorunu çözmek birçok nedenden dolayı zaten kıyaslanamayacak kadar kolaydır. İlk olarak, koruma sağlama yöntemleri, kimyada nispeten basit olan ve düzinelerce yöntemin geliştirildiği fonksiyonel grupların dönüşümleri kategorisine aittir ve bu da onları neredeyse tüm akla gelebilecek durumlara uygulanabilir kılar. İkinci olarak, koruma grubunun yapısı, sonraki aşamalarda ortadan kaldırılacağı için çok geniş sınırlar içerisinde değiştirilebilir ve doğası, sentetik zincirin* sonraki ürünlerinin oluşumunu etkileyemez. Bu koşullar nedeniyle, belirli bir fonksiyonel grubu korumak için kullanılabilecek reaksiyon aralığı son derece geniştir ve bu da koruyucu grubun gerekli seçiciliğini güvenilir bir şekilde sağlar. Seçicilik sorununa “koruyucu yaklaşım”ın uygulanmasını göstermek için, halihazırda tanıdık olan üç işlevli sistem 156 modelinin restorasyonunu ele alalım (Diyagram 2.86).
| Şema 2.86 |
Daha önce, aynı sistemi kullanarak, hidrit indirgeme maddesinin doğası değiştirilerek yalnızca formil grubunun veya formil ikarbometoksi gruplarının seçici indirgenmesinin nasıl sağlanabileceğini göstermiştik (bkz. Şema 2.73). Peki ya yalnızca karbometan grubunu seçici olarak geri yüklemek istiyorsanız? Bu fonksiyonun geleneksel hidrit indirgeme ajanlarının herhangi birine göre formil grubuna göre daha az aktif olacağını düşünürsek, gerekli dönüşümün bu tip reaktifler kullanılarak hiçbir şekilde gerçekleştirilemeyeceği görünebilir. Ancak aslında durum, karbonil grubunun, örneğin etilen glikol ile asit katalizli bir reaksiyon kullanılarak bir asetal gruba dönüştürülmesi yoluyla korunarak kolaylıkla düzeltilebilir. Asetaller çok çeşitli nükleofillere karşı stabil olduğundan, değiştirilmiş substrat 188'in ester grubu herhangi bir hidrit indirgeyici madde kullanılarak indirgenebilir. Ortaya çıkan alkol (189), gerekli üründen (190) yalnızca asetil korumasının varlığında farklılık gösterir, ancak asetil koruması, asit katalizli hidroliz yoluyla kolaylıkla uzaklaştırılır. Bu nedenle, kolayca indirgenebilen bir aldehit fonksiyonunun varlığında karbometoksi grubunun seçici olarak indirgenmesiyle ilgili neredeyse zorlu sorun, "koruyucu bir yaklaşım" kullanılarak kolayca çözülebilir.
Şimdi karbonil fonksiyonundan başlayarak en önemli fonksiyonel grupları korumaya yönelik bazı yöntemlere daha spesifik olarak bakalım.
Yukarıda bahsedilen gıda koruması prensip olarak çok çeşitli alkoller veya glikoller kullanılarak herhangi bir karbonil bileşiğine uygulanabilir, ancak bu reaksiyonun hızı, substratın spesifik doğasına bağlı olarak birkaç büyüklük sırasına göre değişebilir. Bu, özellikle aldehit ve keton fonksiyonlarının açıkça ayırt edilmesine olanak tanır, çünkü birincisi daha aktif bir elektrofildir ve çok daha kolay bir şekilde asetale dönüştürülebilir. Örnek olarak bu özel tekniğin etkili bir şekilde kullanıldığı spesifik bir sentetik problemi ele alalım.
Aynı örneği kullanarak indirgemenin ters seçiciliğinin nasıl sağlanabileceğini göstermek uygundur. Bu amaçla öncelikle aldehit grubu tiyoasetal koruması ile korunur (Şema 2.88). Tiyoasetaller hafif asidik koşullar altında oldukça kararlı olduğundan, ortaya çıkan ürün 194 ayrıca koruması kaldırılmış bir türeve dönüştürülebilir 195. Tiyoasetallerin spesifik bir özelliği, cıva (veya kadmiyum) tuzları ile işlendiğinde oldukça kolay bir şekilde solvolize uğrama yetenekleridir. Ürünün bu şekilde işlenmesiyle 195 tek ikameli bir türev elde etmek 196, bu sefer keto grubu korunur ve aldehit grubu daha da azaltılabilir veya nükleofilik reaktiflerle başka herhangi bir reaksiyonda kullanılabilir.
Düzenli bir karbonil grubu ile çift bağla konjuge edilmiş aynı grup arasında ayrım yapılmasının gerekli olduğu durumlar sıklıkla vardır. Bu tür bir konjugasyonun varlığı, karbonil merkezinin elektrofilikliğini önemli ölçüde azalttığı için, bu tür çok işlevli sistemlerde asetalizasyon, yalnızca izole edilmiş karbonil işlevini etkileyerek yüksek seçicilikle ilerleyecektir. Özellikle steroid kimyasında sıklıkla kullanılan bu teknik, molekülde korunan enon grubunun örneğin Michael eklenmesi gibi dönüşümlerde sonraki aşamalarda kullanılmasını mümkün kılar.
Karbonhidrat kimyasından örnekler kullanarak hidroksil gruplarının seçici olarak korunmasının gerçekleştirilmesi gerektiğinde ortaya çıkan sorunları dikkate almak uygundur. Diyelim ki reaksiyonu a-metil-O-glukopiranosidin C-6'sındaki birincil hidroksil grubunda seçici olarak yürütmemiz gerekiyor. (197) (diyagram 2.89).
Açıkçası, bu amaca ulaşmak için öncelikle molekülde bulunan diğer üç hidroksil fonksiyonunun korunması gerekir. Bu sorunu çözmenin olası bir yolu triasetat sentezidir. 198. Ancak doğrudan dönüşüm 197 V 198 Gerçekleştirilmesi zordur çünkü asetilasyon, birincil alkollerle ikincil alkollere göre daha hızlı meydana gelen düşük seçici bir reaksiyondur. Bu nedenle geçici bir çözüme başvurmamız gerekiyor: trifenilmetil (tritil, Tg) eterin sentezi 199. Hacimli tritil grubunun reaksiyonları, saldırıya uğrayan merkezin uzaysal korumasına karşı çok hassas olduğundan, birincil hidroksillerde tritil korumasının uygulanması ikincil olanlara göre daha kolaydır. Aslında glikozit tedavisi 197 Piridin içindeki tritil klorür, yüksek verimle monotritil etere yol açar 199. Bu bileşikte, hedef bileşikte serbest olması gereken birincil hidroksil korunur. Ancak bu, kafamızı karıştırmamalı: asıl mesele, onu bir şekilde "etiketlemeyi" başardık, yani. diğerlerinden ayırt edin. Bir sonraki aşamada, piridin içinde asetik anhidrit ile standart asetilasyon yöntemini kullanmanın oldukça mümkün olduğu diğer tüm hidroksil gruplarını kapatmamız gerekiyor. Ortaya çıkan türevde 200 Özelliklerinde, özellikle asidik reaktiflere göre stabilitesinde keskin farklılıklar gösteren iki tip koruyucu grup vardır. Bu nedenle bu ürünü hedef triasetata dönüştürmek 198 hafif asidik bir ortamda hidroliz yoluyla yüksek seçicilikle gerçekleştirilebilir.
| Şema 2.89 |
Ele alınan örneği kullanarak, koruma gruplarının kullanımına ilişkin bazı genel ilkelerin izini sürmek öğretici olacaktır. Gösterilen dönüşüm dizisinde nihai sonucun seçiciliği, bir yandan hem özellikleri hem de korunan fonksiyonun özellikleri nedeniyle ilk korumayı sunmanın seçiciliğiyle, diğer yandan ise korunan fonksiyonun özellikleriyle elde edilir. yalnızca bu grupların özelliklerindeki farklılıklar nedeniyle korumalardan birinin kaldırılmasının seçiciliği. Dolayısıyla korumanın seçiciliği ve korumanın kaldırılmasının seçiciliği tamamen farklı faktörler tarafından kontrol edilir ve bu nedenle tüm sentezin seçiciliğini kontrol etmenin iki güçlü ve bağımsız yolunu oluşturur.
Hidroksil grubunun seçici olarak korunması sorunu, toplam sentezde oldukça sık ortaya çıkar. Bu nedenle, alkolün işlevi için kelimenin tam anlamıyla "her durum için" çok karmaşık bir koruma sistemi yaratılmıştır. En sık kullanılan korumalardan bazıları Diyagram 2.90'da gösterilmektedir. Gösterilen tüm türevler genellikle hidroksil grubunun dönüşümünün oldukça yaygın ürünleridir: bunlar esterlerdir (201-203), asetaller (204, 205), eterler (206-209) ve silil eterler (210, 211) . Tüm bu türevlerin hazırlanması, hidroksil grubunun hidrojeninin elektrofilik ikamesinin genel şemasına göre gerçekleştirilir, ancak spesifik korumaların uygulanmasına yönelik yöntemler büyük ölçüde farklılık gösterir ve hem asidik, nötr hem de alkali bölgeleri kapsar. Bir veya başka bir koruma oluşturma reaksiyonunun kolaylığı, alkol hidroksilin doğasına, yani hidroksil ikame edicisini içeren parçanın yapısal özelliklerine bağlıdır. Dolayısıyla, örneğin alkollerin bu tür reaksiyonlardaki göreceli reaktivitesi şu seriyle temsil edilebilir: “-AlkOH > v/ao/>-A1UN > tert-MkOI; ekvatoral ROH > eksenel ROH. Alkol fonksiyonlarının reaktivitesindeki farklılıklardan yararlanılarak, uygun korumaların seçici olarak sunulmasıyla bu grupları oldukça ince bir şekilde ayırt etmek mümkündür.
Alkol hidroksillerinin korunmasının stabil olduğu koşullar aralığı, organik sentezde kullanılan ana reaksiyonların gerçekleştirilebildiği hemen hemen tüm bölgeyi kapsar (süper asidik ortamlar hariç). Genel olarak eterler, asetaller ve ketaller, bazlara ve nükleofillerin yanı sıra oksitleyici ve indirgeyici maddelere karşı yüksek stabilite ile karakterize edilir; esterler için - elektrofillere ve oksitleyici maddelere ve oldukça geniş bir aralıkta asitlere; silil eterler için - bazı türlerdeki oksitleyici ve indirgeyici maddelere ve elektrofillere. Bu nedenle, diğer mevcut fonksiyonların katılımıyla meydana gelen hemen hemen her reaksiyon koşulunda alkol grubunun güvenliğini sağlamak için, mevcut zengin seçenekler arasından bir tür koruma seçmek her zaman mümkündür.
| Şema 2.90 |
Listelenen korumaların kaldırılmasına yönelik koşullar da çok çeşitlidir: bunlar asidik veya alkalin solvoliz, katalitik hidrojenoliz, sıvı amonyakta kompleks hidrürler veya alkali metallerle indirgeme ve örneğin solvatlanmamış florür iyonu gibi spesifik reaktiflerin etkisi altında bölünmedir ( silil türevleri için) veya trimetiliyodosilan (metil esterler için, diğer reaktiflerin çoğuna karşı stabildir). Her koruma türünde, kaldırılma koşullarına bağlı olarak ince direnç dereceleri vardır. Örneğin esterler grubunda alkali solvolize karşı direnç şu dizide artar: ChCCOO-R< C1CH 2 COO-R < CH 3 COO-R < C 6 H 5 COO-R < QHsNHCOO-R. Аналогично изменяется стабильность силиловых эфиров в условиях сольволиза в ряду: Me 3 Si-O-R < Me 3 CSi(Me 2)-О-R < МезС81(Рп 2)-О-R. Очень важной является возможность удаления силиль-ной группы при действии фторид-иона, что позволяет снимать эту группу, не затрагивая какие-либо другие защиты. В группе простых эфиров резко различными будут условия снятия защит при замене алкильной группы на ал-лильную, бензильную или тритильную. Так, удобным методом снятия ал-лильной защиты является двустадийная процедура: изомеризация в пропе-ниловый эфир под действием /я/>mutlak DMSO içinde (veya rodyum komplekslerinin etkisi altında) potasyum e/r-bütilat ve hafif asidik koşullar altında hidroliz (bkz. Şema 2.90). Benzil grubu, nötr koşullar altında, bir paladyum katalizörü üzerinde hidrojenoliz yoluyla veya sıvı amonyak içinde sodyum ile tek elektron indirgeme yoluyla çıkarılabilir. Tritap ve onun yakın analogu p-metoksitritil koruması, özellikleri açısından çok benzerdir, ancak asit solvoliz oranı açısından o kadar farklıdırlar ki, tritil grubunu korurken p-metoksitritil grubunun çıkarılması özel bir sorun değildir.
Hidroksil fonksiyonunun korunmasına yönelik yöntemlerin yanı sıra koruyucu grupların uzaklaştırılmasına yönelik yöntemlerin çeşitliliği, alkol fonksiyonlarının kullanımıyla ilgili her türlü sentetik problemin çözümünü büyük ölçüde kolaylaştıran güçlü bir araçtır. Bunlar arasında, örneğin Şema 2.89'da gösterildiği gibi, yalnızca bir dizi polihidroksil bileşiğindeki belirli türevlerin seçici üretimiyle ilgili görevler olmayabilir. Tam bir sentezde, çok işlevli bir öncünün, bu işlevleri birbiri ardına etkileyen kontrollü dönüşümler dizisinde substrat olarak kullanılmasını mümkün kılacak şekilde yapılandırılmış bir koruma sisteminin kullanılması çok önemlidir.
Anlamı itibarıyla stratejik bir yaklaşım olan bu yaklaşımın başarısının açık bir örneği, Nikolaou ve arkadaşları tarafından gerçekleştirilen biyolojik olarak aktif doğal diterpenoid zoopathenol'ün (212) sentezidir. . Bu yapının retrosentetik analizi, a, b ve c bağlarının sökülmesini önerdi; bu, ana sentetik bloklar olarak bromoketon 213 ve triol 214'ün seçilmesini mümkün kıldı (Şema 2.91). Bir dizi dönüşüm dizisi de dahil olmak üzere bu başlangıç ürünlerinden hedef ürünün sentezinin resmi yolu da Şema 2.91'de gösterilmektedir (yıldız işaretleri, her aşamada bağ oluşumuna katılan reaktanlardaki merkezleri gösterir).
Genel strateji açısından bakıldığında, bu plan oldukça ikna edici görünüyor, çünkü her biri iyi bilinen reaksiyonların kullanımını içeren nispeten az adım içeriyor. Bununla birlikte, yüzeysel bir analizle bile, bu varsayımsal dizide gösterilen tüm reaktanların (213-218) çok işlevli doğasından kaynaklanan pratik olarak aşılmaz engeller nedeniyle, bunu sunulan formda uygulamanın basitçe imkansız olduğu açıkça ortaya çıkmaktadır. Dolayısıyla, örneğin, 215'in, 214'ün oksidasyonu ile elde edilen aldehit ile bromür 213'ten hazırlanan organomagnezyum bileşiği arasındaki Grignard reaksiyon şemasına göre 213 ve 214 öncüllerinden bir araya getirildiğinde bir C-C bağının oluşumunu hayal etmek resmi olarak mümkün olsa da, 214'ü gerekli yapıdaki aldehite doğrudan oksitlemek ve ayrıca 213'ten bir Grignard reaktifi elde etmek (bu molekülde bir karbonil elektrofilin varlığından dolayı) imkansızdır. Bu dönüşümleri gerçekleştirmek için iyi geliştirilmiş yöntemlerin varlığına rağmen, gösterilen dizinin diğer aşamalarının uygulanmasının gerçekte aynı derecede imkansız olduğunu görmek kolaydır.
| Şema 2.91 |
Açıkçası, bu planın aşamalarından en az birini substrat 213-218 ile uygulamaya çalışmak kesinlikle anlamsız olacaktır. Bununla birlikte, aslında, 212'nin sentezi yukarıda gösterilen plana tam uygun olarak ve başlangıç materyalleri olarak bileşikler 213 ve 214 kullanılarak başarıyla gerçekleştirildi, ancak bunlar sentetik zincire korumalı türevler şeklinde dahil edildi (bkz. Şema). 2.92).
Triol 214'ün sentetik eşdeğeri, üç hidroksi grubunun tamamının farklı şekilde korunduğu türev 219'du. Tetrahidropiranil korumasının seçici olarak çıkarılması, istenen birincil hidroksili serbest bırakır ve bu, ayrıca istenen aldehit 220'ye oksitlenir. Belirtildiği gibi, ketobromid 213, karşılık gelen Grignard reaktifini hazırlamak için doğrudan kullanılamaz. Bununla birlikte, 213'ün, istenen reaktif 221'in kolayca elde edilebileceği karşılık gelen ketale dönüşümünü önleyecek hiçbir şey yoktur. 220'nin 221 ile reaksiyonu, ardından ürün 222'nin korumasız tek hidroksil grubunun oksidasyonu ve Grignard'ın tekrarı. ortaya çıkan karbonil grubu üzerindeki reaksiyon herhangi bir problem yaratmaz. Ürün 223, iki çift bağ içerir, ancak bunlardan yalnızca birinin, oksepan halkasının daha sonraki yapımı için gerekli olan epoksite dönüştürülmesi gerekir. 223'ün epoksidasyonu için, perasitler gibi en sık kullanılan reaktifler bu amaç için kullanılamaz çünkü bunlar öncelikli olarak daha nükleofilik trisübstitüe çift bağa saldıracaktır. Gerekli oksidasyon seçiciliğini sağlamak için, silil koruması çıkarıldı (solvatlanmamış bir flor anyonunun etkisiyle) ve elde edilen alilik alkol, aşağıdakilerle daha da oksitlendi: üçüncüВuUN - Alilik alkollerdeki çift bağların seçici epoksidasyonu için reaktif. Tüm sentezin ana aşaması olan epoksit 224'ün yedi üyeli bir halka oluşumuyla molekül içi siklizasyonu oldukça seçici bir şekilde ilerler, çünkü reaksiyona giren üçüncül hidroksil grubunun en tehlikeli rakibi olan ikincil hidroksil güvenilir bir şekilde korunur. Siklizasyon ürünü diol 225 ayrıca 1,2-diol kısmının standart oksidasyonu yoluyla keton 226'ya dönüştürüldü; bundan sonra 212'nin sentezini tamamlamak için yalnızca birkaç önemsiz dönüşüm gerekliydi.
| Şema 2.92 |
Tüm sentezin başarısının, öncelikle başlangıç bileşiklerindeki koruma grupları sisteminin dikkatlice düşünülmüş bir seçimiyle belirlendiği açıktır. Aslında, orijinal triol 214'ün bir türevi olan 219'da üç farklı koruma grubunun varlığı, spesifik bir hidroksil fonksiyonunu içeren bir veya başka dönüşümün seçici olarak gerçekleştirilmesinin gerekli olduğu anda her birinin tam olarak çıkarılmasını mümkün kıldı, ve bromür 213'teki keton fonksiyonuna koruma yerleştirmek, sentetik dizi boyunca keton fragmanının güvenliğini sağladı. Bu çok işlevli hedef yapının sentezinde, koruyucu gruplarla yapılan manipülasyonların en aza indirildiği ve herhangi bir aşamada ek korumaların ayarlanması ve kaldırılması gibi yardımcı işlemlerin dahil edilmesine gerek duyulmaması dikkat çekicidir.
Şu ana kadar korumalı bileşiklerden, sentetik dönüşüm koşulları altında belirli bir fonksiyonun korunmasını sağlayan türevler olarak bahsettik. Ancak çoğu zaman aynı grup bir dizi reaksiyonda koruyucu, diğerinde ise işlevsel olabilir. Sentezde koruma gruplarının kullanımının bu yönünün önemini gösteren bazı örnekler aşağıda tartışılacaktır.
Belki de en basit ve en bariz olanı alkol grubunun ester korumasındaki durumdur. Yukarıda belirttiğimiz gibi bu koruma, alkol fonksiyonunun oksidasyon veya glikozilasyon gibi reaksiyon koşulları altında korunmasına olanak tanır. Bununla birlikte, sentetik açıdan daha az önemli olan, özellikle trifloroasetatlar veya triflatlar gibi esterlerin, karbaniyonik nükleofillerle reaksiyonlarda bir C-C bağı oluşturmak üzere aktif elektrofiller olarak hizmet edebilme yeteneğidir (bakınız örneğin Şema 2.79).
Alkolleri korumanın bir diğer klasik yolu da onları tritil eterlere dönüştürmektir. Çoğu zaman, bu yöntem, karşılık gelen hidroksil grubunda hidrojenin elektrofilik ikame olasılığını dışlamak için kullanılır. Bununla birlikte, ikincil alkoller durumunda, tritil gruplarına geçiş, tritil katyonu gibi spesifik katalizörlerin etkisi altında hidrit iyonunun a-CH fragmanından ayrılmasını önemli ölçüde kolaylaştırır ve bunun sonucunda orantısızlık kolayca meydana gelebilir. bir keton fragmanı ve trifenilmetan oluşumu ile. Şema 2.93, iki işlevli bir substrat (227) içindeki ikincil bir alkol grubunun seçici oksidasyonunu gerçekleştirmek için tritil korumanın bu özelliğinin kullanılmasına ilişkin bir örneği göstermektedir. .
| Şema 2.93 |
Bir aldehit karbonilin bir ditioasetal fonksiyona dönüştürülmesinin, nükleofilik ekleme, oksidasyon veya hidrit indirgeme reaksiyonları koşulları altında bu karbonilin güvenliğini sağladığı iyi bilinmektedir. Ancak sentez açısından daha az önemli olmayan bir gerçek de, ditiyoasetallerin ilgili karbanyon reaktiflerinin (butillityum gibi bazların etkisi altında) üretilmesi için uygun öncüler olarak hizmet edebilmesidir ve bir sonraki bölümde ayrıntılara daha yakından bakacağız. ditiyoasetallerin bu uygulamasının.
Ketonların ketallere dönüştürülmesi, bu parçanın indirgeme koşulları altında korunmasına yönelik geleneksel bir yöntemdir; özellikle substratın karbonil gruplarından birinde seçici korumanın mümkün olduğu durumlarda faydalıdır. Dolayısıyla monoketal 228 (Şema 2.94), bu bileşikteki ikinci keton grubu (C-17'de) sterik olarak engellendiğinden, karşılık gelen diketondan kolaylıkla ve seçici bir şekilde elde edilebilir. 228'in sodyum borohidrit ile indirgenmesi (koruyucu grubun hidrolizinden sonra) neredeyse kantitatif verimle ketoalkol 229'u verir - sonucun banal olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, aynı substrat (228) azaltıldığında, ters bölge seçiciliğin aynı tamlıkla, yani C-3 merkezinde özel indirgemeyle sağlanabileceği ortaya çıktı. İlk bakışta bu paradoksal sonuç, indirgemenin, dioksolan grubunun spesifik bölünmesi ve hidrojenolizi için bir reaktif olan diiyodosilan kullanılarak gerçekleştirilmesi durumunda elde edilir. Böylece, 228 → 230 reaksiyonunda ketal grubu (keto grubunun gizlenmiş bir eşdeğeri!) oldukça sıra dışı özelliklere sahip bir fonksiyon olarak hareket eder.
| Şema 2.94 |
Asit türevleri arasında amidler, azaltılmış elektrofiliklikleri ve buna bağlı olarak diğer karboksil türevlerini parçalamak için genellikle kullanılan yöntemlerin koşulları altında artan stabiliteleri nedeniyle özel bir yere sahiptir. Ancak genel olarak, karboksil fonksiyonunun rejenerasyonu için gereken koşulların katılığı nedeniyle, amid koruması sentezde çok sık kullanılmaz (çalışmadaki örneklere bakınız). Bununla birlikte, a,p-doymamış asitlerin türevleri serisindeki Michael reaksiyonundaki seçicilik sorunlarının çözümünü, amidlerin kullanımıyla önemli ölçüde basitleştirmek mümkün oldu. Dolayısıyla bu tür asitlerin esterlerinin organomagnezyum veya lityum bileşikleri ile etkileşiminin genellikle 1,2- ve 1,4-ilave ürünlerinin karışımlarının oluşumuna yol açtığı bilinmektedir. Bazı durumlarda (ama hepsinde değil!), 1,4-adüktlerin seçici üretimi sorunu, kuprat reaktifleri kullanılarak çözülebilir. Gibi dimetilamidleri alırsak durum büyük ölçüde basitleşir 231 (bkz. diyagram 2.95) Michael alıcıları olarak. Dimetilamid fragmanının mevcudiyeti nedeniyle, nükleofilin karbonil karbon atomuna saldırısı tamamen bloke edilir ve çeşitli doğadaki organolityum reaktifleri ile reaksiyonlar yalnızca 1,4-ilavesi olarak ilerler. Ayrıca, ilk aşamada oluşan karbanyon ara maddesi, Michael ekleme koşulları altında yeterince stabildir; bu, onun geniş bir elektrofil yelpazesi ile reaksiyonlara daha da dahil edilmesini ve böylece C-nükleofillerin ve C-elektrofillerin çeşitli ekleme ürünlerinin elde edilmesini mümkün kılar. substrat tipinin çift bağında 231. Aynı sonuç, asitlerin trimetilhidrazidleri ile çalışırken de elde edilebilir. 232 .
| Şema 2.95 |
Bu bölüm, alkolün kimyasına ve daha az ölçüde karbonil gruplarına ilişkin örneklerle birlikte, koruma gruplarının kullanımına ilişkin bazı genel ilkeleri özetlemektedir. Bugüne kadar hemen hemen tüm ana fonksiyonel gruplar için çok karmaşık bir koruma sistemi geliştirildi ve bu alanda yoğun araştırmalar devam ediyor. Böylece, koruyucu gruplara ilişkin monografın ilk baskısında (Yeşil, Kimyada Koruyucu Gruplar, 1981) beş tip fonksiyonel grup için yaklaşık 500 farklı korumayı açıklamaktadır. Bu monografinin ikinci baskısı 1991'de yayımlandığında)