Ретросинтетический анализ
Ретросинтетический анализ — метод решения задач планирования органических синтезов . Это достигается путем преобразования целевой молекулы в более простые структуры-предшественники независимо от любой потенциальной реакционной способности/взаимодействия с реагентами. Каждый материал-прекурсор исследуется одним и тем же методом. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока не будут получены простые или коммерчески доступные структуры. Эти более простые/коммерчески доступные соединения можно использовать для синтеза целевой молекулы. Э. Дж. Кори формализовал эту концепцию в своей книге «Логика химического синтеза» . [1] [2] [3]
Сила ретросинтетического анализа становится очевидной при разработке синтеза. Целью ретросинтетического анализа является структурное упрощение. Часто синтез имеет более одного возможного пути синтеза. Ретросинтез хорошо подходит для обнаружения различных синтетических путей и их логического и простого сравнения. [4] На каждом этапе анализа можно обращаться к базе данных, чтобы определить, существует ли уже компонент в литературе. В этом случае дальнейшие исследования этого соединения не потребуются. Если такое соединение существует, оно может стать отправной точкой для дальнейших шагов, направленных на достижение синтеза.
Определения
[ редактировать ]- Отключение
- Ретросинтетический этап, включающий разрыв связи с образованием двух (или более) синтонов .
- ретро
- Минимальная молекулярная субструктура, обеспечивающая определенные преобразования.
- Ретросинтетическое дерево
- Направленный ациклический граф нескольких (или всех) возможных ретросинтезов одной цели.
- Синтон
- Фрагмент соединения, который способствует образованию синтеза, полученного из этой целевой молекулы. Синтон и соответствующий коммерчески доступный синтетический эквивалент показаны ниже:
- Цель
- Желаемое конечное соединение.
- Трансформировать
- Обратная синтетическая реакция; образование исходных материалов из единого продукта.
Пример
[ редактировать ]Ниже показан ретросинтетический анализ фенилуксусной кислоты :
При планировании синтеза выделяют два синтона. Нуклеофильная группа «-COOH» и электрофильная группа «PhCH 2 + " группа. Оба синтона не существуют, как написано; синтетические эквиваленты, соответствующие синтонам, вступают в реакцию с образованием желаемого продукта. В этом случае цианид-анион является синтетическим эквивалентом для − Синтон COOH, а бензилбромид является синтетическим эквивалентом бензилсинтона.
Таким образом, синтез фенилуксусной кислоты, определенный ретросинтетическим анализом, выглядит следующим образом:
- PhCH 2 Br + NaCN → PhCH 2 CN + NaBr
- PhCH 2 CN + 2 H 2 O → PhCH 2 COOH + NH 3
Фактически фенилуксусная кислота была синтезирована из бензилцианида . [5] сам получается аналогичной реакцией бромистого бензила с цианидом натрия . [6]
Стратегии
[ редактировать ]Стратегии функциональных групп
[ редактировать ]Манипулирование функциональными группами может привести к значительному снижению молекулярной сложности.
Стереохимические стратегии
[ редактировать ]Многочисленные химические мишени имеют различные стереохимические требования. Стереохимические преобразования (такие как перегруппировка Кляйзена и реакция Мицунобу ) могут удалять или передавать желаемую хиральность, тем самым упрощая цель.
Структурно-целевые стратегии
[ редактировать ]Направление синтеза на желаемый промежуточный продукт может значительно сузить фокус анализа. Это позволяет использовать методы двунаправленного поиска.
Стратегии, основанные на трансформации
[ редактировать ]Применение преобразований к ретросинтетическому анализу может привести к значительному снижению молекулярной сложности. К сожалению, мощные ретроны, основанные на трансформациях, редко присутствуют в сложных молекулах, и для установления их присутствия часто необходимы дополнительные синтетические этапы.
Топологические стратегии
[ редактировать ]Идентификация одного или нескольких разрывов ключевых связей может привести к идентификации ключевых подструктур или к затруднению идентификации перегруппировочных преобразований для идентификации ключевых структур.
- Разъединения, сохраняющие кольцевые структуры, приветствуются.
- Отключения, в результате которых образуются кольца размером более 7 участников, не приветствуются.
- Разъединение предполагает творчество.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Э. Дж. Кори, XM. Ченг (1995). Логика химического синтеза . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-11594-6 .
- ^ Э. Дж. Кори (1988). «Ретросинтетическое мышление - основы и примеры». хим. Соц. Откр. 17 : 111–133. дои : 10.1039/CS9881700111 .
- ^ Э. Дж. Кори (1991). «Логика химического синтеза: многостадийный синтез сложных карбогенных молекул (Нобелевская лекция)» (Перепечатка) . Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 30 (5): 455–465. дои : 10.1002/anie.199104553 .
- ^ Джеймс Лоу и др.: «Дизайнер маршрутов: инструмент ретросинтетического анализа, использующий автоматизированную генерацию правил ретросинтеза», Журнал химической информации и моделирования (ACS JCIM)Дата публикации (Интернет): 6 февраля 2009 г.; дои : 10.1021/ci800228y , http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ci800228y
- ^ Вильгельм Веннер (1963). «Фенилацетамид» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 4, с. 760 .
- ^ Роджер Адамс; А. Ф. Таль (1941). «Бензилцианид» . Органические синтезы
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link); Сборник томов , т. 1, с. 107 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Центр молекулярной и биомолекулярной информатики
- Презентация ARChem Route Designer, ACS, Филадельфия, сентябрь 2008 г. Для получения дополнительной информации об ARChem см. страницы SimBioSys .
- Manifold, программное обеспечение, бесплатно доступное для академических пользователей, разработанное PostEra.
- Инструмент планирования ретросинтеза: ICSynth от InfoChem
- Spaya, бесплатное программное обеспечение, предложенное Iktos.
Отрасли химии |
|---|
