Полный синтез

Полный синтез — это полный химический синтез сложной молекулы , часто природного продукта , из простых, коммерчески доступных предшественников. ^[1]^[2]^[3]^[4] Обычно это относится к процессу, не связанному с биологическими процессами, что отличает его от полусинтеза . Иногда синтез может завершаться предшественником с другими известными синтетическими путями к целевой молекуле, и в этом случае он известен как формальный синтез. Целевые молекулы полного синтеза могут представлять собой натуральные продукты , важные с медицинской точки зрения активные ингредиенты, известные промежуточные продукты или молекулы, представляющие теоретический интерес. Цели полного синтеза также могут быть металлоорганическими или неорганическими . ^[5]^[6] хотя они встречаются редко. Проекты полного синтеза часто требуют широкого разнообразия реакций и реагентов, а для успеха, как следствие, требуются обширные химические знания и подготовка.

Часто целью является открытие нового пути синтеза целевой молекулы, для которого уже существуют известные пути. Однако иногда пути не существует, и химики впервые хотят найти жизнеспособный путь. Полный синтез особенно важен для открытия новых химических реакций и новых химических реагентов , а также для установления путей синтеза важных с медицинской точки зрения соединений. ^[7]

Область применения и определения [ править ]

Существует множество классов натуральных продуктов, для которых применяется полный синтез. К ним относятся (но не ограничиваются): терпены , алкалоиды , поликетиды и полиэфиры . ^[8] Цели полного синтеза иногда называют по их организменному происхождению, например, растительному, морскому или грибковому. Термин «полный синтез» реже, но все же точно применяется к синтезу природных полипептидов и полинуклеотидов . Пептидные гормоны окситоцин и вазопрессин были выделены, а об их полном синтезе впервые сообщалось в 1954 году. ^[9] Нередко целевые показатели натуральных продуктов включают в себя несколько структурных компонентов нескольких классов натуральных продуктов.

Цели [ править ]

Хотя это и неверно с исторической точки зрения (см. историю стероида кортизона ), полный синтез в современную эпоху в значительной степени был академическим усилием (с точки зрения рабочей силы, применяемой для решения проблем). Потребности промышленных химикатов часто отличаются от научных интересов. Как правило, коммерческие организации могут выбирать конкретные направления усилий по полному синтезу и тратить значительные ресурсы на конкретные цели по производству натуральных продуктов , особенно если полусинтез , полученным из натуральных продуктов может быть применен к сложным лекарствам . Несмотря на это, на протяжении десятилетий ^[10] Продолжалась дискуссия о ценности тотального синтеза как академического предприятия. ^[11]^[12]^[13] Несмотря на некоторые исключения, общее мнение заключается в том, что общий синтез изменился за последние десятилетия, будет продолжать меняться и останется неотъемлемой частью химических исследований. ^[14]^[15]^[16] В рамках этих изменений все большее внимание уделяется повышению практичности и конкурентоспособности методов полного синтеза. Группа Фила С. Барана из Scripps , выдающегося пионера практического синтеза, попыталась создать масштабируемые и высокоэффективные синтезы, которые могли бы найти более непосредственное применение за пределами академических кругов. ^[17]^[18]

История [ править ]

В 1828 году Фридрих Велер открыл, что органическое вещество, мочевину , можно получить из неорганических исходных материалов. Это стало важной концептуальной вехой в химии, поскольку оно стало первым примером синтеза вещества, которое раньше было известно только как побочный продукт жизненных процессов. . ^[2] Вёлер получил мочевину обработкой цианата серебра хлоридом аммония , простым одностадийным синтезом:

AgNCO + NH ₄ Cl → (NH ₂ ) ₂ CO + AgCl

Камфора была дефицитным и дорогим натуральным продуктом, пользующимся спросом во всем мире. ^{[ когда? ]} Халлер и Блан синтезировали его из камфорной кислоты; ^[2] однако предшественник, камфорная кислота, имел неизвестную структуру. Когда в 1904 году финский химик Густав Комппа синтезировал камфорную кислоту из диэтилоксалата и 3,3-диметилпентановой кислоты , структура предшественников позволила современным химикам сделать вывод о сложной кольцевой структуре камфоры. Вскоре после этого, ^{[ когда? ]} Уильям Перкин опубликовал еще один синтез камфоры. ^{[ соответствующий? ]} Работа по полному химическому синтезу камфоры позволила Комппе начать промышленное производство этого соединения в Тайнионкоски , Финляндия , в 1907 году.

Американский химик Роберт Бернс Вудворд был выдающейся фигурой в разработке полного синтеза сложных органических молекул, некоторые из его целей - холестерин , кортизон , стрихнин , лизергиновая кислота , резерпин , хлорофилл , колхицин , витамин B ₁₂ и простагландин F-2a . . ^[2]

Винсент дю Виньо был удостоен Нобелевской премии по химии 1955 года за полный синтез природных полипептидов окситоцина и вазопрессина , о чем сообщил в 1954 году с цитатой «за работу над биохимически важными соединениями серы, особенно за первый синтез полипептидного гормона». " ^[19]

Другой одаренный химик – Элиас Джеймс Кори , получивший Нобелевскую премию по химии в 1990 году за достижения в области полного синтеза и развитие ретросинтетического анализа .

Список известных синтезов тотальных

Ссылки [ править ]

^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 20 декабря 2014 г. Проверено 22 августа 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и КЦ Николау ; Д. Вурлумис; Н. Винсингер и П.С. Баран (2000). «Искусство и наука тотального синтеза на заре двадцать первого века» (переиздание) . Angewandte Chemie, международное издание . 39 (1): 44–122. doi : 10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<44::AID-ANIE44>3.0.CO;2-L . ПМИД 10649349 .
^ Николау, К.К. и Соренсен, Э.Дж. 1996, Классика в тотальном синтезе: цели, стратегии, методы, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-29231-8
^ Николау, К.К. и Снайдер, С.А., 2003, Классика в тотальном синтезе II: больше целей, стратегий, методов, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-30684-8
^ Шаак, Раймонд (22 апреля 2013 г.). «Новые стратегии полного синтеза неорганических наноструктур» . Angewandte Chemie, международное издание . 52 (24): 6154–6178. дои : 10.1002/anie.201207240 . ПМИД 23610005 . Проверено 15 июля 2021 г.
^ Вудворд, РБ (1963). «Попытки синтеза витамина В ₁₂ ». Прикладная химия . 75 (18): 871–872. Бибкод : 1963АнгЧ..75..871Вт . дои : 10.1002/anie.19630751827 .
^ Открытие новых синтетических методологий и реагентов во время синтеза натуральных продуктов в эпоху постпалитоксина Ахлам М. Армали, Ивонн К. ДеПорре, Эмилия Дж. Гросо, Пол С. Риль и Коринна С. Шиндлер Chem. Ред., статья как можно скорее doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00034
^ Спрингоб, Карин (1 июня 2009 г.). Натуральные продукты растительного происхождения . Спрингер. стр. 3–50. дои : 10.1007/978-0-387-85498-4_1 . ISBN 978-0-387-85498-4 . Проверено 24 июня 2021 г.
^ дю Виньо В. , Ресслер С., Свон Дж. М., Робертс К. В., Кацояннис П. Г. (1954). «Синтез окситоцина». Журнал Американского химического общества . 76 (12): 3115–3121. дои : 10.1021/ja01641a004 .
^ Хиткок, Клейтон (1996). Химический синтез от гнозиса до прогноза . Спрингер. стр. 223–243. дои : 10.1007/978-94-009-0255-8_9 . ISBN 978-94-009-0255-8 . Проверено 24 июня 2021 г.
^ Николау, КЦ (1 апреля 2019 г.). «Попытки тотального синтеза и их вклад в науку и общество: личный отчет» . CCS Химия . 1 (1): 3–37. дои : 10.31635/ccschem.019.20190006 .
^ Николау, КЦ (22 апреля 2020 г.). «Перспективы почти пяти десятилетий тотального синтеза натуральных продуктов и их аналогов для биологии и медицины» . Отчеты о натуральных продуктах . 37 (11): 1404–1435. дои : 10.1039/D0NP00003E . ПМЦ 7578074 . ПМИД 32319494 .
^ Квалманн, Кейт (15 августа 2019 г.). «Превосходство в области промышленного органического синтеза: слава прошлого, взгляд в будущее» . САУ Осевая . САУ Осевая . Проверено 24 июня 2021 г.
^ Бэран, Фил (11 апреля 2018 г.). «Полный синтез натуральных продуктов: интересно, как всегда, и здесь, чтобы остаться» . Журнал Американского химического общества . 140 (18): 4751–4755. дои : 10.1021/jacs.8b02266 . ПМИД 29635919 .
^ Гудлицки, Томас (31 декабря 2018 г.). «Преимущества нетрадиционных методов полного синтеза натуральных продуктов» . АСУ Омега . 3 (12): 17326–17340. дои : 10.1021/acsomega.8b02994 . ПМК 6312638 . ПМИД 30613812 .
^ Дерек, Лоу. «Насколько полезен тотальный синтез» . В трубопроводе (AAAS) . Американская ассоциация содействия развитию науки . Проверено 24 июня 2021 г.
^ «Исследования Фила Бэрана» . Исследовательская лаборатория Фила Бэрана . Институт Скриппса . Проверено 24 июня 2021 г.
^ Хаяси, Юджиро (21 октября 2020 г.). «Экономия времени в тотальном синтезе» . Журнал органической химии . 86 (1): 1–23. дои : 10.1021/acs.joc.0c01581 . PMID 33085885 . S2CID 224825988 . Проверено 24 июня 2021 г.
^ «Нобелевская премия по химии 1955 года» . Нобелевская премия.org . Нобель Медиа АБ . Проверено 17 ноября 2016 г. .
↑ Вспоминая легенду органической химии Роберта Бернса Вудворда , «C&EN», 10 апреля 2017 г.
^ Рао, Р. Баладжи. (2016). Логика органического синтеза . Свободные тексты.
^ Робинсон, Вудворд и синтез холестерина Грег Малхейрн Endeavour, том 24, выпуск 3, 1 сентября 2000 г., страницы 107-110 два : 10.1016/S0160-9327(00)01310-7

Внешние ссылки [ править ]

[nature-1] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 20 декабря 2014 г. Проверено 22 августа 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[Nicolaou1-2] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и КЦ Николау ; Д. Вурлумис; Н. Винсингер и П.С. Баран (2000). «Искусство и наука тотального синтеза на заре двадцать первого века» (переиздание) . Angewandte Chemie, международное издание . 39 (1): 44–122. doi : 10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<44::AID-ANIE44>3.0.CO;2-L . ПМИД 10649349 .

[Nicolaou2-3] Николау, К.К. и Соренсен, Э.Дж. 1996, Классика в тотальном синтезе: цели, стратегии, методы, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-29231-8

[Nicolaou3-4] Николау, К.К. и Снайдер, С.А., 2003, Классика в тотальном синтезе II: больше целей, стратегий, методов, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-30684-8

[Inorganic_synth-5] Шаак, Раймонд (22 апреля 2013 г.). «Новые стратегии полного синтеза неорганических наноструктур» . Angewandte Chemie, международное издание . 52 (24): 6154–6178. дои : 10.1002/anie.201207240 . ПМИД 23610005 . Проверено 15 июля 2021 г.

[RBW1963-6] Вудворд, РБ (1963). «Попытки синтеза витамина В ₁₂ ». Прикладная химия . 75 (18): 871–872. Бибкод : 1963АнгЧ..75..871Вт . дои : 10.1002/anie.19630751827 .

[armaly-7] Открытие новых синтетических методологий и реагентов во время синтеза натуральных продуктов в эпоху постпалитоксина Ахлам М. Армали, Ивонн К. ДеПорре, Эмилия Дж. Гросо, Пол С. Риль и Коринна С. Шиндлер Chem. Ред., статья как можно скорее doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00034

[Natural_Products-8] Спрингоб, Карин (1 июня 2009 г.). Натуральные продукты растительного происхождения . Спрингер. стр. 3–50. дои : 10.1007/978-0-387-85498-4_1 . ISBN 978-0-387-85498-4 . Проверено 24 июня 2021 г.

[9] дю Виньо В. , Ресслер С., Свон Дж. М., Робертс К. В., Кацояннис П. Г. (1954). «Синтез окситоцина». Журнал Американского химического общества . 76 (12): 3115–3121. дои : 10.1021/ja01641a004 .

[10] Хиткок, Клейтон (1996). Химический синтез от гнозиса до прогноза . Спрингер. стр. 223–243. дои : 10.1007/978-94-009-0255-8_9 . ISBN 978-94-009-0255-8 . Проверено 24 июня 2021 г.

[Nicolaou_prospective-11] Николау, КЦ (1 апреля 2019 г.). «Попытки тотального синтеза и их вклад в науку и общество: личный отчет» . CCS Химия . 1 (1): 3–37. дои : 10.31635/ccschem.019.20190006 .

[12] Николау, КЦ (22 апреля 2020 г.). «Перспективы почти пяти десятилетий тотального синтеза натуральных продуктов и их аналогов для биологии и медицины» . Отчеты о натуральных продуктах . 37 (11): 1404–1435. дои : 10.1039/D0NP00003E . ПМЦ 7578074 . ПМИД 32319494 .

[13] Квалманн, Кейт (15 августа 2019 г.). «Превосходство в области промышленного органического синтеза: слава прошлого, взгляд в будущее» . САУ Осевая . САУ Осевая . Проверено 24 июня 2021 г.

[Baran_-_Here_to_stay-14] Бэран, Фил (11 апреля 2018 г.). «Полный синтез натуральных продуктов: интересно, как всегда, и здесь, чтобы остаться» . Журнал Американского химического общества . 140 (18): 4751–4755. дои : 10.1021/jacs.8b02266 . ПМИД 29635919 .

[15] Гудлицки, Томас (31 декабря 2018 г.). «Преимущества нетрадиционных методов полного синтеза натуральных продуктов» . АСУ Омега . 3 (12): 17326–17340. дои : 10.1021/acsomega.8b02994 . ПМК 6312638 . ПМИД 30613812 .

[In_the_Pipeline_(1)-16] Дерек, Лоу. «Насколько полезен тотальный синтез» . В трубопроводе (AAAS) . Американская ассоциация содействия развитию науки . Проверено 24 июня 2021 г.

[Baran-17] «Исследования Фила Бэрана» . Исследовательская лаборатория Фила Бэрана . Институт Скриппса . Проверено 24 июня 2021 г.

[JOC_Time_economy-18] Хаяси, Юджиро (21 октября 2020 г.). «Экономия времени в тотальном синтезе» . Журнал органической химии . 86 (1): 1–23. дои : 10.1021/acs.joc.0c01581 . PMID 33085885 . S2CID 224825988 . Проверено 24 июня 2021 г.

[19] «Нобелевская премия по химии 1955 года» . Нобелевская премия.org . Нобель Медиа АБ . Проверено 17 ноября 2016 г. .

[20] Вспоминая легенду органической химии Роберта Бернса Вудворда , «C&EN», 10 апреля 2017 г.

[21] Рао, Р. Баладжи. (2016). Логика органического синтеза . Свободные тексты.

[22] Робинсон, Вудворд и синтез холестерина Грег Малхейрн Endeavour, том 24, выпуск 3, 1 сентября 2000 г., страницы 107-110 два : 10.1016/S0160-9327(00)01310-7

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

v т и Отрасли химии
Glossary of chemical formulae List of biomolecules List of inorganic compounds Periodic table
Analytical	Instrumental chemistry Electroanalytical methods Spectroscopy IR Raman UV-Vis NMR Mass spectrometry EI ICP MALDI Separation process Chromatography GC HPLC Crystallography Characterization Titration Wet chemistry Calorimetry Elemental analysis
Theoretical	Quantum chemistry Computational chemistry Mathematical chemistry Molecular modelling Molecular mechanics Molecular dynamics Molecular geometry VSEPR theory
Physical	Electrochemistry Spectroelectrochemistry Photoelectrochemistry Thermochemistry Chemical thermodynamics Surface science Interface and colloid science Micromeritics Cryochemistry Sonochemistry Structural chemistry Chemical physics Molecular physics Femtochemistry Chemical kinetics Spectroscopy Photochemistry Spin chemistry Microwave chemistry Equilibrium chemistry Mechanochemistry
Inorganic	Coordination chemistry Magnetochemistry Organometallic chemistry Organolanthanide chemistry Cluster chemistry Solid-state chemistry Ceramic chemistry
Organic	Stereochemistry Alkane stereochemistry Physical organic chemistry Organic reactions Organic synthesis Retrosynthetic analysis Enantioselective synthesis Total synthesis / Semisynthesis Fullerene chemistry Polymer chemistry Petrochemistry Dynamic covalent chemistry
Biological	Biochemistry Molecular biology Cell biology Chemical biology Bioorthogonal chemistry Medicinal chemistry Pharmacology Clinical chemistry Neurochemistry Bioorganic chemistry Bioorganometallic chemistry Bioinorganic chemistry Biophysical chemistry
Interdisciplinarity	Nuclear chemistry Radiochemistry Radiation chemistry Actinide chemistry Cosmochemistry / Astrochemistry / Stellar chemistry Geochemistry Biogeochemistry Photogeochemistry Environmental chemistry Atmospheric chemistry Ocean chemistry Clay chemistry Carbochemistry Food chemistry Carbohydrate chemistry Food physical chemistry Agricultural chemistry Soil chemistry Chemistry education Amateur chemistry General chemistry Clandestine chemistry Forensic chemistry Forensic toxicology Post-mortem chemistry Nanochemistry Supramolecular chemistry Chemical synthesis Green chemistry Click chemistry Combinatorial chemistry Biosynthesis Chemical engineering Stoichiometry Materials science Metallurgy Ceramic engineering Polymer science
See also	History of chemistry Nobel Prize in Chemistry Timeline of chemistry of element discoveries "The central science" Chemical reaction Catalysis Chemical element Chemical compound Atom Molecule Ion Chemical substance Chemical bond Alchemy Quantum mechanics
Category Commons Portal WikiProject