El análisis retrosintético es una técnica para resolver problemas en la planificación de síntesis orgánicas . Esto se logra transformando una molécula diana en estructuras precursoras más simples independientemente de cualquier reactividad / interacción potencial con los reactivos. Cada material precursor se examina utilizando el mismo método. Este procedimiento se repite hasta que se alcanzan estructuras simples o disponibles comercialmente. Estos compuestos más simples / disponibles comercialmente pueden usarse para formar una síntesis de la molécula diana. EJ Corey formalizó este concepto en su libro The Logic of Chemical Synthesis . [1] [2] [3]
El poder del análisis retrosintético se hace evidente en el diseño de una síntesis. El objetivo del análisis retrosintético es una simplificación estructural. A menudo, una síntesis tendrá más de una posible ruta sintética. Retrosynthesis es muy adecuado para descubrir diferentes rutas sintéticas y compararlas de una manera lógica y sencilla. [4] Se puede consultar una base de datos en cada etapa del análisis para determinar si un componente ya existe en la literatura. En ese caso, no se requeriría más exploración de ese compuesto. Si ese compuesto existe, puede ser un punto de partida para que se desarrollen más pasos para llegar a una síntesis.
Definiciones
- Desconexión
- Un paso retrosintético que implica la ruptura de un vínculo para formar dos (o más) sintones .
- Retron
- Una subestructura molecular mínima que permite determinadas transformaciones.
- Árbol retrosintético
- Un gráfico acíclico dirigido de varias (o todas) retrosíntesis posibles de un solo objetivo.
- Synthon
- Fragmento de un compuesto que ayuda a la formación de una síntesis, derivada de esa molécula diana. A continuación se muestran un sinton y el equivalente sintético correspondiente disponible comercialmente :
- Objetivo
- El compuesto final deseado.
- Transformar
- El reverso de una reacción sintética; la formación de materias primas a partir de un solo producto.
Ejemplo
Un ejemplo permitirá comprender fácilmente el concepto de análisis retrosintético.
Al planificar la síntesis de ácido fenilacético , se identifican dos sintones. Un grupo nucleófilo "-COOH" y un grupo electrófilo "PhCH 2 + ". Por supuesto, ambos sintones no existen per se; los equivalentes sintéticos correspondientes a los sintones se hacen reaccionar para producir el producto deseado. En este caso, el anión cianuro es el equivalente sintético para la - COOH sintón, mientras que el bromuro de bencilo es el equivalente sintético para el sintón bencilo.
La síntesis de ácido fenilacético determinada por análisis retrosintético es así:
- PhCH 2 Br + NaCN → PhCH 2 CN + NaBr
- PhCH 2 CN + 2 H 2 O → PhCH 2 COOH + NH 3
De hecho, el ácido fenilacético se ha sintetizado a partir del cianuro de bencilo , [5] preparado por sí mismo mediante la reacción análoga del cloruro de bencilo con el cianuro de sodio . [6]
Estrategias
Estrategias de grupo funcional
La manipulación de grupos funcionales puede conducir a reducciones significativas de la complejidad molecular.
Estrategias estereoquímicas
Numerosos objetivos químicos tienen distintas demandas estereoquímicas . Las transformaciones estereoquímicas (como el reordenamiento de Claisen y la reacción de Mitsunobu ) pueden eliminar o transferir la quiralidad deseada simplificando así el objetivo.
Estrategias estructura-meta
Dirigir una síntesis hacia un intermedio deseable puede reducir en gran medida el enfoque del análisis. Esto permite técnicas de búsqueda bidireccionales.
Estrategias basadas en la transformación
La aplicación de transformaciones al análisis retrosintético puede conducir a reducciones poderosas en la complejidad molecular. Desafortunadamente, los retrones potentes basados en transformadas rara vez están presentes en moléculas complejas y, a menudo, se necesitan pasos sintéticos adicionales para establecer su presencia.
Estrategias topológicas
La identificación de una o más desconexiones de enlaces clave puede conducir a la identificación de subestructuras clave o difíciles de identificar transformaciones de reordenamiento para identificar las estructuras clave.
- Se fomentan las desconexiones que preservan las estructuras de los anillos.
- Se desaconsejan las desconexiones que creen anillos de más de 7 miembros.
- La desconexión implica creatividad.
Ver también
Referencias
- ^ EJ Corey, XM. Cheng (1995). La lógica de la síntesis química . Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-11594-6.
- ^ EJ Corey (1988). "Pensamiento retrosintético - Fundamentos y ejemplos". Chem. Soc. Apocalipsis 17 : 111-133. doi : 10.1039 / CS9881700111 .
- ^ EJ Corey (1991). "La lógica de la síntesis química: síntesis de múltiples pasos de moléculas carbogénicas complejas (Conferencia Nobel)" (Reimpresión) . Angewandte Chemie International Edition en inglés . 30 (5): 455–465. doi : 10.1002 / anie.199104553 .
- ^ James Law et.al:"Route Designer: una herramienta de análisis retrosintético que utiliza la generación automatizada de reglas retrosintéticas ", Journal of Chemical Information and Modeling (ACS JCIM) Fecha de publicación (Web): 6 de febrero de 2009; doi : 10.1021 / ci800228y , http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ci800228y
- ^ Wilhelm Wenner (1963). "Fenilacetamida" . Síntesis orgánicas .; Volumen colectivo , 4 , p. 760
- ^ Roger Adams; AF Thal (1941). "Cianuro de bencilo" . Síntesis orgánicas .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ); Volumen colectivo , 1 , p. 107
enlaces externos
- Centro de Informática Molecular y Biomolecular
- Presentación sobre ARChem Route Designer, ACS, Filadelfia, septiembre de 2008 para obtener más información sobre ARChem, consulte las páginas de SimBioSys .
- Manifold, software disponible gratuitamente para usuarios académicos desarrollado por PostEra
- Herramienta de planificación de la retrosíntesis: ICSynth de InfoChem
- Spaya, Software de libre acceso propuesto por Iktos