5.6. Задачи

5.6.1. Стратегия расчленения

В задачах к гл. 4 было показано, что пути синтеза монофункциональных соединений можно легко выбрать при расчленении в конечном продукте («целевой молекуле») связи, соседней с функциональной группой. Мы также установили, что еще одним важным случаем является расчленение по связи, смежной с третичным (или четвертичным) атомом углерода.

Теперь мы можем дополнить список потенциально полезных расчленений, рассмотрев их для дифункциональных соединений.

1. Если соединение содержит только простые углерод-углеродные связи, возможны следующие расчленения: а) по связи, смежной с функциональной группой; б) по связи между и -углеродами по отношению к функциональной группе; в) по связи между и у-углеродами по отношению к функциональной группе; г) по связи, смежной с разветвлением углеродной цепи.

2. Если соединение содержит только простые углерод-углеродные связи и два функционализированных атома углерода расположены близко друг к другу (разделены не более чем тремя другими атомами углерода), как правило, заслуживает внимания расчленение по одной из связей между функциональными группами. Если функциональные группы находятся дальше друг от друга, следует рассмотреть два расчленения типов, указанных в пункте 1.

3. Если соединение содержит двойную углерод-углеродную <связь, следует рассматривать расчленение по этой связи. Если это изолированная (т. е. несопряженная) двойная связь, можно предположить реакцию Виттига; если же имеется двойная связь, сопряженная с -группой, расчленение подразумевает или реакцию конденсации, или реакцию Виттига со стабилизированным илидом. Если каждый из связанных двойной

связью атомов углерода связан с водородом, возможно расчленение по этой связи, если соответствующий алкин легкодоступен.

5.6.2. Примеры

Как и в гл. 4, рассмотрим несколько примеров. Наметим следующие четыре целевые молекулы:

3-Метилоктанон-2 (55). Среди всех возможных расчленений для этой молекулы особенно примечательны те, при которых разрывается связь, смежная с является не только углеродом по отношению к функциональной группе, но и точкой разветвления цепи. Так как связан с тремя другими «замами углерода, следует рассмотреть шесть пар синтонов:

Все двенадцать синтонов имеют разумные синтетические эквиваленты, и поэтому процесс, обратный любому из этих шести расчленений, может стать основой для проведения синтеза.

Расчленения наименее привлекательны (или в некоторых случаях самые трудные). В каждом из этих случаев электрофилом является -галогенокетон а нуклеофилом — металлоорганический реагент, скорее всего,

купрат, так как реактивы Гриньяра и литиевые производные будут реагировать как с кетоном, так и с галогенидом. Поэтому возможны два пути синтеза:

Однако трудность заключается в получении бромокетонов. Бромирование бутанона и октанона-2 действительно приводит к образованию нужных -бромопроизводных, но одновременно образуются изомерные -бромосоединения, а также ди- и полибромированные продукты: таким образом, выделение -бро-мосоединений может быть очень сложным.

Расчленение (в) показывает путь синтеза соединения 55 из ацилирующего агента и металлоорганического производного -бромопентана. Этот случай аналогичен синтезу пентадеканона-4, рассмотренному в разд. 4.5; его нет необходимости обсуждать еще раз. Расчленение дает синтез из эквивалента ацил-аниона (например, дитиана) и алкилирующего агента:

На основе двух оставшихся расчленений можно сделать вывод о возможности синтеза соединения 55 при реакциях алкилирующих агентов со стабилизированными карбанионами или аналогичными частицами. Критическим фактором в каждом случае является выбор синтетического эквивалента нуклеофильного синтона. В случае например, наиболее очевидным синтетическим эквивалентом будет бутанон. Тогда встает проблема генерирования только одного из двух возможных карбанионов (образование специфических енолятов, разд. 5.2.3.2). Не так просто ручаться, что будет получена не смесь анионов и, следовательно, не смесь изомерных продуктов. Та же трудность возникает при пути через енамин, поскольку бутанон может давать два изомерных енамина при реакции с любым данным амином.

Легче всего направить реакцию в нужном направлении, если «активировать» нужное положение в молекуле (например, связать еще одну -группу с Итак, в качестве

синтетического эквивалента можно выбрать и путь синтеза записать следующим образом:

Подобный подход может быть использован и в случае где участвует аналогичный интермедиат 55а.

Пути, намеченные здесь, конечно, не единственно возможные для синтеза З-метилоктанона-2. Какой из них в действительности лучше, до сих пор не выяснено: выбор может быть сделан лишь методом проб и ошибок.

4-Оксо-4-фенилбутанонитрил (56). В молекуле этого соединения две функциональные группы расположены достаточно близко друг к другу, так что следует рассматривать расчленение связи между ними. Очевидны четыре следующих расчленения:

Они в свою очередь определяют четыре возможных пути синтеза соединения 56:

Первый из них, основанный на сопряженном присоединения цианид-иона к енону, является простейшим. Вместо енона можно использовать основание Манниха (54), которое мы рассматривали в разд. 5.4.3. Второй и третий способы также приемлемы, поскольку, во-первых, оба они включают алкилированяе дважды стабилизированного карбаниона с помощью галогенида с высокой реакционной активностью и, во-вторых, эфиры гидролизуются значительно легче нитрилов. Четвертый способ с использованием дитиана наименее привлекателен на всех приведенных: литийорганические соединения предпочитают прямо реагировать с функциональными группами вместо сопряженного присоединения (разд. 4.2.1). С другой стороны, можно использовать другие синтетические эквивалента способные к сопряженному присоединению, и тева самым успешно синтезировать соединение 56.

Метиловый эфир 4-метилпентен-2-овой кислоты (57). Молекула этого соединения имеет двойную углерод-углеродную связь по соседству с эфирной карбонильной группой, поэтому предположительно представляет собой продукт конденсации

или реакции Виттига с участием стабилизированных илядов. Таким образом,

Синтез по Виттигу:

Метод с использованием конденсации более сложен. Наиболее очевидные синтетические эквиваленты для двух синтонов позволяют предложить следующий путь:

Но этот способ на самом деле неудовлетворителен, поскольку альдегиду а не эфир содержит наиболее кислый водород, поэтому эфир должен быть активирован. Следовательно, приемлемыми способами являются использование диметилмалонатг или реакция Реформатского:

Читатель может предложить и другие методы.

Нонен-7-аль(58). Как и в предыдущей главе, этот последний пример предоставляется читателям для самостоятельного решения. Возможны несколько путей синтеза, из которых нади выбрать один на основании доступности исходных соединений.

Основная трудность в синтезе этого соединения состоит в том, что альдегидная группа чувствительна к окислению, восстановлению и конденсации, поэтому, возможно, целесообразно вводить альдегидную группу на последних стадиях синтеза.

Соединение 58 по своей функциональности аналогично феромону насекомых, которых был рассмотрен в начале гл. 3 (соединение 1). Читателю предлагается придумать способ получения вещества 1 и сравнить его с уже описанными способами, которые приведены в разд. 14.2.