Acidi e Basi
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La sintesi organica è la preparazione sistematica di un composto a partire da materiale di partenza facilmente accessibile mediante uno o più stadi Per risolvere un problema sintetico è necessario leggere attentamente le indicazione A volte il composto di partenza è specificato, altre volte, invece, bisogna partire da un composto che soddisfi un determinato criterio; per esempio, si può richiedere di sintetizzare un composto da alcoli a cinque atomi di carbonio o meno; oppure da composti organici con non più di due atomi di carbonio o ancora da un unico composto organico Queste limitazioni hanno il significato di fornire delle indicazioni utili per progettare una sintesi multistadio Quando dobbiamo progettare una sintesi, un modo per affrontare il problema e quello di osservare i materiali di partenza e vedere se c’è una serie di reazioni ovvia che fornisca un valido percorso per ottenere la molecola bersaglio (cioè il prodotto desiderato “target”) Talvolta questo è il modo migliore per affrontare una sintesi “semplice” Esempio: cyclohexane cyclohexa-1,3-diene Poiché la sola reazione che un alcano può dare è l’alogenazione, decidere quale deve essere la prima reazione è piuttosto facile Una reazione E2 si ottiene utilizzando una base forte per favorire l’eliminazione sulla sostituzione e quindi ci fornirà il cicloesene La bromurazione del cicloesene darà un bromuro allilico, che porterà alla desiderata molecola bersaglio grazie ad un ulteriore reazione E2 cioè all’1,3-cicloesadiene Br Br2 terz-BuO NBS terz-BuO h terz-BuOH h terz-BuOH Br Per progettare una sintesi a più stadi noi usiamo il procedimento dell’analisi retrosintetica che consiste cioè nell’andare a ritroso partendo dal composto desiderato allo scopo di determinare i composti di partenza usati per sintetizzarlo Per scrivere una sintesi a ritroso, dal prodotto al composto di partenza, si usa una freccia aperta per indicare, a sinistra il prodotto e a destra il composto di partenza e di norma i reattivi necessari a portare a termine ogni stadio non si inseriscono fino a che la reazione non viene scritta nella direzione diretta Composto "target" prodoto finale Precursore Precursore freccia aperta Composto di partenza Composto "target" prodoto finale Precursore Precursore Composto di partenza freccia aperta Usando l’analisi retrosintetica, dobbiamo determinare quale composto può essere convertito nel prodotto “target” con una singola reazione Cioè qual è il precursore immediato del composto “target” Dopo che è stato individuato un appropriato precursore, il processo viene portato avanti fino ad arrivare ad uno specifico composto di partenza Alcune volte conviene esaminare più di un percorso retrosintetico multistadio, prima di decidere in particolare quale strada seguire Nel progettare una sintesi, spesso le reazioni sono distinte in due categorie § Quelle che formano nuovi legami carbonio-carbonio § Quelle che convertono un gruppo funzionale in un altro Le reazioni che consentono la formazione del legame carboniocarbonio occupano un posto centrale nella sintesi organica in quanto è possibile convertire composti di partenza più semplici e meno pregiati in prodotti più complessi E’ bene tener presente che, ogni volta che il prodotto di una sintesi ha un numero maggiore di legami carbonio-carbonio, rispetto al composto di partenza, la sintesi deve contemplare almeno una di queste reazioni Sviluppare un’analisi retrosintetica Stadio (1) Confrontare lo scheletro carbonioso del composto di partenza e del prodotto desiderato § Se il prodotto ha più legami s carbonio-carbonio, rispetto al composto di partenza, la sintesi deve prevedere la formazione di uno o più legami C-C In caso contrario si verifica solo una conversioni di gruppi funzionali § Confrontare i carboni del composto di partenza con quelli del prodotto, per individuare dove devono essere aggiunti i nuovi legami C-C o dove devono essere modificati i gruppi funzionali Sviluppare un’analisi retrosintetica Stadio (2) Concentra l’attenzione sui gruppi funzionali del composto di partenza e del prodotto e domandarsi: § Quali sono i metodi che permettono di introdurre i gruppi funzionali presenti nel prodotto? § A che tipo di reazioni deve essere sottoposto il composto di partenza? Stadio (3) Vai a ritroso, partendo dal prodotto e in avanti, partendo dal composto di partenza § Chiedersi: qual è l’immediato precursore del prodotto § Mettere a confronto ciascun precursore con il composto di partenza per determinare se c’è una reazione a un solo stadio capace di convertire l’uno nell’altro Continuare questo processo fino ad arrivare al composto di partenza § Quando si lavora a ritroso considerare sempre precursori più semplici § Quando sono possibili più strade, usare quella che richiede meno stadi § Tenere presente che potrebbe essere necessario valutare una serie di differenti precursori per un dato composto Stadio (4) Controlla la sintesi riscrivendola nella direzione giusta § Per controllare un’analisi retrosintetica, scrivere gli stadi iniziando dal composto di partenza, indicando tutti i reagenti necesari Progettare una sintesi per l’1-pentino partendo da acetilene e qualsiasi altro reagente organico o inorganico HC CH HC ethyne CCH2CH2CH3 pent-1-yne Soluzione I due carboni del composto di partenza corrispondono ai due carboni ibridati sp del prodotto, quindi deve essere addizionata una unità a tre atomi di carbonio composto "target" (1) HC C CH2CH2CH3 nuovo legame C-C C Na+ HC + (2) HC _ CH3CH2CH2 X CH composto di partenza Ragionando a ritroso: (1) Formare un nuovo legame C_C usando un anione acetiluro ed un alogenuro alchilico 1° (2) Preparare lo ione acetiluro dall’acetilene per trattamento con una base SINTESI: La deprotonazione dell’acetilene con NaNH2 forma l’anione acetiluro che va incontro a una reazione SN2 con un alogenuro alchilico per formare il composto “target” cioè un alchino a cinque carboni HC HC CH NaNH2 CH HC C- Na+ 1) NaNH2 _ _ CH3CH2CH2 Cl 2) CH3CH2CH2 Cl HC HC C C CH2CH2CH3 CH2CH2CH3 Progettare una sintesi per il p-clorostirene, utilizzando come composto di partenza il benzene e qualsiasi altro composto organico ed inorganico necessario benzene Cl 1-chloro-4-vinylbenzene (p-clorostirene) Soluzione Br Cl Cl Cl Cl Br Cl Cl2 C2H5Cl NBS C2H5O Na+ AlCl3 AlCl3 h C2H5OH Cl 1) 2) 3) 4) Cl Sostituzione elettrofila aromatica (clorurazione) Ulteriore sostituzione elettrofila aromatica (alchilazione di Friedel-Crafts) Bromurazione benzilica (via radicalica) Eliminazione E2 (b-eliminazione) con una base forte per formare il composto desiderato Il composto non presenta centri stereogenici quindi nessuno stereoisomero Cl Progettare una sintesi per l’acido 4-nitrobenzoico, utilizzando come composto di partenza il benzene e qualsiasi altro composto organico ed inorganico necessario Soluzione alchilazione di Friedel-Crafts Ox COOH CH3 NO2 NO2 CH3 nitrazione CH3 CH3 CH3Cl HNO3 AlCl3 H2SO4 COOH KMnO4 NO2 NO2 Sintetizzare il 3-metil-3-esanolo utilizzando come prodotto di partenza l‘1-bromobutano e qualsiasi altro composto organico ed inorganico necessario. Dire inoltre quanti stereoisomeri del prodotto finale si possono formare. Br OH Soluzione OH O + OH CH3CH2CH2MgBr Br Br * 1) Hg(OAc)2, H2O KOH EtOH, 2) NaBH4 OH 1) CH3CH2CH2MgBr K2Cr2O7 2) H2O H2SO4 OH O *Un centro chirale quindi due stereoisomeri cioè una coppia di enantiomeri OH (R)-3-methylhexan-3-ol HO (S)-3-methylhexan-3-ol
