СТРАТЕГИЯ РЕШЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

Общий подход к решению проблем

При решении всех вопросов, как научных, так и возникающих в оьщенной жизни, полезно руководствоваться следующими тремя правилами.

1. Запишите суть проблемы, которую Вы пытаетесь разрешить. Чело веческий ум часто работает лучше, когда анализируемые факты и их взаимные связи записаны на бумаге, а не удерживаются в памяти.

2. Посмотрите на проблему как можно шире. Примите во внимание даже решения, кажущиеся немыслимыми. В конце концов они могут оказаться правильными или привести Вас к правильному решению

3. Используйте метод проб и ошибок. Делайте что-нибудь! Даже начав с абсурда, Вы все же сдвинитесь с места. Нельзя управлять машиной, которая стоит на месте! Если имеется ограниченный набор возможностей, переберите их все. Если Вы зашли в тупик, отложите вопрос и вернитесь к нему позже.

Пока Вы не приобрели опыт и не выработали собственный подход к синтетическим проблемам, можно порекомендовать три приема, которые помогут Вам добиться успеха:

1) логический подход к ситуации;

2) прямой и обратный анализ;

3) метод проб и ошибок.

Теперь проиллюстрируем все вышесказанное на примере такой задачи.

Как из бутана и метилового спирта можно получить втор-бутилметиловый эфир?

Логический подход. Изобразите структуры исходных соединений и желательного продукта. Определите, какие изменения необходимо произвести в структуре молекул, чтобы получить конечный продукт. Составьте список этих изменений и способов, которыми можно их добиться. Запишите соответствующие уравнения реакций и расположите их в необходимой последовательности, чтобы они составили единое целое.

Проделаем все это на примере сформулированной выше задачи.

1. Структуры исходных и конечного веществ таковы:

2. Что же теперь необходимо сделать? Поскольку речь идет о синтезе простого эфира, необходимо использовать реакцию Вильямсона (взаимодействие галогеналкана и алкоксида натрия). Алкоксид натрия получают из спирта, в нашем случае из метанола. Бутан же необходимо превратить в галогеналкан.

3. Запишем последовательность реакций:

Необходимый галогеналкан — -бромбутан. Галогеналканы можно получить различными способами, но, поскольку исходное вещество для синтеза - алкан, следует остановиться на прямом галогенировании:

Полученный таким образом -бромбутан необходимо ввести в реакцию с метоксидом натрия. Поскольку реакция Вильямсона хорошо протекает только с первичными галогеналканами, наш метод не самый удачный.

Прямой и обратный анализ. Полезно проанализировать вопрос с двух сторон. Подумайте о первой стадии, которая превратила бы исходное соединение в вещество, способное трансформироваться дальше в нужном направлении. Подумайте также о веществе, которое на последней стадии легко превратить в желаемый продукт. Запишите обе эти стадии. Если они выбраны удачно, путь от исходных веществ к конечному сократился на два шага, а шанс увидеть окончательное решение увеличился. Можно попытаться продолжать действовать в том же духе, двигаясь с обеих сторон, пока не будет найдено решение. Например:

1. Бутан можно бромировать (движение вперед от исходного вещества)

2. Возвращаясь назад от конечного продукта, следует расссмотреть две пары реагентов, из которых можно получить желаемый эфир:

В гл. 7 мы упоминали, что реакция Вильямсона хорошо протекает только с первичными галогеналканами. Следовательно, предпочтение надо отдать второй паре реагентов, где нуклеофильной атаке подвергается гало ген метан, а не первой, где участвует вторичный галогенид.

3. Сделаем еще шаг назад и подумаем, как получить хлорметан и втор-бутоксид натрия. Это можно сделать, например, так:

4. Мы уже пришли к метанолу, одному из исходных веществ. Что касается -бутанола, то его легко получить из -бромбутана:

или

5. Все вместе будет выглядеть следующим образом:

Метод проб и ошибок. Запишите уравнения тех реакций исходных веществ, которые придут Вам в голову:

Среди продуктов этих реакций в конце концов найдутся вещества, с помощью которых можно продвигаться дальше. В данном случае имеется две пары реагентов, из которых можно получить необходимый эфир (эти пары обведены в рамки)

Второй путь предпочтительнее, так как первый включает реакцию Вильямсона со вторичным галогеналканом.

Развитие любого навыка требует практики. Чем больше Вы будете практиковаться, тем легче Вам будет в дальнейшем. Если в начале работы у Вас встретятся трудности, — не отчаивайтесь. Ознакомившись с некоторыми примерами, переходите к решению задач. Помните только, что Вы не сможете составить последовательность из реакций, которых Вы не знаете. Необходимо сначала выучить все реакции и только потом приступать к решению синтетических задач.

ПРИМЕРЫ

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

СВОДКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ГЛ. 10

1. Планирование органического синтеза — это составление последовательности известных Вам реакций, которые обеспечат необходимые изменения в структуре вещества.

2. Все изменения в структуре молекул, которые могут потребоваться, делятся на четыре группы. Все реакции, которые Вы уже знаете, полезно разбить на четыре группы. Так Вам удобнее будет подобрать необходимую для решения задачи реакцию.

3. Решать синтетические задачи будет проще, если Вы воспользуетесь набором стандартных примеров.

4. Прежде чем обратиться к решению задач по органическому синтезу, необходимо выучить химические реакции, о которых шла речь в предыдущих главах.

5. Для того чтобы владеть планированием синтеза, необходимо как можно больше практиковаться.

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗВИТИЯ НАВЫКОВ

(см. скан)

(см. скан)