Синтез на заместени бензенови пръстени I

Сега вече познаваме всички реакции и нека да видим как можем да ги комбинираме, за да синтезираме някои прости органични съединения. Целта ни е да получим това съединение от бензен. Единият подход е да използваме метода на ретросинтез. Опитваш се да мислиш наобратно, казваш си: кое съединение може да е непосредствен предшественик на тази молекула? За да направим това, трябва да анализираме групите, които са свързани с пръстена. Ако погледна брома тук горе, знам, че той е орто/пара- насочваща група, защото знам, че има несподелена електронна двойка. Значи бромът е орто/пара насочваща група. Но да видим нитро-групата. Знам, че това е мета насочваща група. Знам, че е мета, защото тук има +1 заряд при този азот. После тук, за тази ацилова група, свързана с пръстена, знам, че е мета насочваща група, заради карбонилния въглерод ето тук, който е частично положителен. Когато се опитвам да разбера кои от тези групи са присъединени последно, е логично, че бромът е присъединен последно, защото този бром ето тук е мета спрямо нитро-групата и ацилната група. Сега мога да напиша прекурсора. Просто махам брома. Остава бензеновия пръстен. Имаме ацилова група към пръстена, имаме и нитро група. Сега само трябва да си спомним как присъединяваме бром към бензеновия пръстен. Това е реакция на бромиране, разбира се. Трябва ни бром и катализатор, нещо като железен бромид. Значи FeBr3 ще свърши работа. Сега да видим следващия прекурсор. Как можем да получим тази молекула? Пак имаме две групи. Имаме нитро група и ацилна група. Значи можем да нитрираме за нитро групата, и можем да имаме ацилиране по Фридел-Крафтс, за да присъединим ацилната група към пръстена. Въпросът е коя реакция е първа? Оказва се, че не можем да алкилираме или ацилираме по Фридел-Крафтс с умерен или силен деактиватор, който вече е закачен за пръстена. Тази нитро група е силно деактивираща. Това означава, че ще присъединим първо нитро групата и после ациловата група. Тази ацилова група трябва да е преди нитро-групата, което означава, че в тази стъпка ще присъединим нитро групата. Непосредственият прекурсор на тази молекула... просто махаме нитро групата и ни остава бензенов пръстен и ацилова група, която е прикачена към него. Трябва да нитрираме, което изисква концентрирана азотна киселина и концентрирана сярна киселина. Сега остава да отидем само от бензен до тази молекула. Знаем как става това, разбира се. Това е реакция на ацилиране по Фридел-Крафтс. Когато определяме какъв ацилхлорид ще използваме, просто преброяваме броя на въглеродите, значи един, два и три. Трябва ни двувъглероден ацилхлорид. Значи тук записвам двувъглероден ацилхлорид. После ни трябва катализатор. Нещо като алуминиев хлорид става за катализатор. И синтезът ни е завършен. Започваме с ацилиране по Фридел-Крафтс. Ацилната група е мета-насочваща, което насочва нитро групата към мета-позицията. И накрая имаме две мета насочващи групи, така че при бромирането те насочват брома към крайната му позиция. И сме готови. Да видим още един пример. Тук имаме същите групи, като в предходния пример, но тук крайната молекула изглежда различно. Значи трябва да проведем реакциите, които използвахме в предишния синтез в различна последователност. Първо пак ще анализираме групите. Виждам, че бромът е орто/пара насочваща група, поради несподелените си електронни двойки. Знаем, че нитро групата е мета насочваща поради заряда +1. Ацилната група също е мета насочваща поради частичния положителен заряд при карбонилния въглерод. Така че, когато гледаме тези групи и разсъждаваме коя от тези реакции е последна, е логично, че това нитриране е последно. Това е така, защото нитро групата е мета спрямо ацилната група, а ацилната група е мета насочваща, а бромът, и това е по-важно, е орто/пара насочваща група. А нитро групата е орто спрямо брома. Затова е логично, че последно е протекло нитрирането. За да запишем прекурсора, просто махаме нитро групата и имаме бензеновия пръстен. Ще имаме бром към пръстена, и също ще имаме ацилна група към пръстена. Така че последната реакция е нитриране. Значи трябва да добавим концентрирана азотна киселина и концентрирана сярна киселина за нитрирането. Когато търсим прекурсора на тази молекула... отново, имаме орто/пара насочваща група в пръстена, както и мета насочваща група в пръстена. Това са нашите групи. Бромът и ацилната група са пара една спрямо друга, което означава, че орто/пара насочващата група е насочила ацилната група в пара позиция в основния продукт. Така че допускаме ацилиране по Фридел-Крафтс. Значи махаме ацилната група. Оставаме с бромбензен като изходно вещество. Имаме бромбензен, който ацилираме по Фридел-Крафтс. Тук ни трябва ацилна група с два въглерода. Нека да го напиша, един, два. Трябва ни двувъглероден ацилхлорид. Записвам двувъглероден ацил хлорид, ето така. Катализаторът отново е нещо като алуминиев хлорид. Вероятно си мислиш, че знам, че халогенът, бромът има деактивиращо действие. Как можем да извършим ацилиране по Фридел-Крафтс, като имаме деактивираща група тук, макара и да е орто/пара насочваща? Запомни, че тя е само слабо деактивираща. Не можеш да алкилираш или да ацилираш със среден или силен деактиватор. Но понеже това е слаб деактиватор, все пак може да протече реакцията и ще получиш пара продукт като основен продукт тук. Сигурен съм, че ще получиш и орто продукт също. Сега просто трябва да отидем от бензен до бромбензен. Това е много лесно. Просто реакция на бромиране. Имаме бром, имаме катализатор, и синтезът е готов. Този път започваме с реакция на бромиране, при която се получава бромбензен. Бромът е орто/пара насочваща група. Това е орто/пара насочваща група. Затова ацилната група се присъединява към пръстена в пара позиция в основния продукт. И накрая нитрираме, имаме орто/пара насочваща група и мета насочваща група. Това означава, че нитро групата ще се окаже в тази позиция. И сме готови. Ето така се разсъждава при задачи за синтез: ретросинтез, работим наобратно, като мислим за таргетната молекула. Ще направим още два или три примера в следващото видео, които ще са малко по-трудни от тези.