Ретро-алдол и ретросинтез

Разгледахме доста алдолни кондензации, както и подробно разгледахме общия механизъм. В това видео ще правим нещата наобратно. Ще започнем с ретроалдолна реакция, за да видим начинът, по който разсъждаваме при ретро синтез. Започваме с канелен алдехид. Ако правим ретро алдолна реакция, механизмът е до голяма степен точно обратното на алдолна кондензация. Ако имаме основа като натриев карбонат, ще получим бензалдехид и ацеталдехид. Канеленият алдехид е веществото, което дава аромата на канелата, бензалдехидът мирише на бадеми, така че това е много приятен експеримент. Започваш с молекула, която ухае на канела, и получаваш вещество, което мирише на бадеми. Нека да анализираме канеления алдехид, нашето изходно вещество, за да видим как можем да получим тези продукти тук. Знаем, че въглеродът до каробнилната група е нашият алфа-въглерод. Знаем, че въглеродът до него е бета-въглерод. Когато разглеждаме структурата, виждаме, че има водород, който е свързан с този алфа-въглерод. Значи трябва да разкъсаме тази двойна връзка, нали? Виждаме тази молекула с два въглеродна атома тук отдясно, което е ацеталдехидът, значи това са двата въглреода, а това тук е водородът, свързан с този алфа-въглерод. Когато разглеждаме структурата отдясно, знаем, че тук има още два водорода, свързани с този алфа-въглерод. Следователно, ако правим нещата наобратно, можем да присъединим два водорода към този алфа-въглерод, а после ще напиша водородите ето тук, просто ще напиша Н2. Сега можем да мислим за присъединяване на кислород към бета въглеродите, можем да си представим присъединяване на Н2О. Знам, че тук вече има водород при този бета-въглерод, така че мога да разглеждам това като водородът при този въглерод. Сега присъединявам кислород към този въглерод, което е този кислород ето тук. Това е просто разсъждаване наобратно, нали? Присъединяваме вода, разкъсваме двойната връзка и добавяме кислород и два водорода. Това е един начин за разглеждане на продукта тук. Можеш да си го представиш наобратно. Можеш да си представиш отделянето на вода от тази част и слепването на тези два фрагмента, при което получаваш продукта на алдолната кондензация. Този начин на разсъждение може да бъде много полезен, ако се опитваш да ретросинтезираш нещо, т.е. ако мислиш наобратно. Да кажем, че на изпит се иска да покажеш как можеш да синтезиращ този енон тук, което изисква същия вид анализ. Намираме алфа-въглерода ето тук, това е алфа-въглеродът, после това е бета-въглеродът, който е свързан с алфа-въглерода. Знаем, че имаме водород ето тук и после си представяме разкъсването на тази двойна връзка. Тук ще поставя стрелка за ретросинтез. Ще разкъсам тази двойна връзка тук отляво, и ще получим бензенов пръстен. Тук имаме нашия карбонил. После имаме водород, свързан с този въглерод, свързан с нашия алфа-въглерод. Запомни, че ще присъединим два водорода към алфа-въглерода. Ще присъединим два водорода към нашия алфа-въглерод, което ще ни даде кетона, който искаме. При бета-въглерода знаем, че вече имаме водород, свързан ето тук, така че ще присъединим кислород към този бета-въглерод отляво. Това е начинът да разсъждаваме за това. Тук отдясно ще имаме нашата карбонилна група. После присъединяваме кислород ето тук, нали? После имаме водород, като аз ще запиша този водород в синьо. После записвам нашия пръстен. Имаме нашия пръстен тук. После имаме нитро-група, която се разклонява ето тук. Само да си направим проверка, за да сме сигурни, че това е правилният начин на разсъждение наобратно – ако отделим водата от тази част и съединим тези два фрагмента заедно, това ще ни даде нашият спрегнат енонен продукт тук отляво. Повтарям, това е начинът на разсъждение при този вид задачи. Ако ти дадат някакви условия на реакцията, ти можеш да напишеш тук какво ти е нужно, нали? Можеш да кажеш: трябва да започна с кетон. Ето така, и после ми трябва алдехид, затова ще препиша този 4-нитробензалдехид. Имаме 4-нитробензалдехид, ето така. Добре, значи това съединение, този кетон, е това съединение ето тук. После 4-нитробензалдехидът тук е същият, който написах ето тук. Ако вземеш тези двете и ги съединиш, ще получиш спрегнат енон. Защото, спомни си, като разглеждаме алфа-протоните, тук няма алфа-протони в нашия 4-нитробензалдехид. Значи този въглерод тук няма никакви алфа-протони, тогава единственият източник на алфа-протони е този въглерод ето тук. Това е нашият алфа-въглерод с алфа-протони към него. Да видим какво друго ни трябва – трябва ни основа, за да се осъществи алфа кондензацията, така че прибавяме нещо като натриев хидроксид като основа. Можем да приготвим разтвор на натриев хидроксид и вода, после добавяме етанол, и ако вземем този кетон тук и този алдехид при съответните реакционни условия, ще получим спрегнат енон като основен продукт. Това е начинът да го синтезираме, като мислим наобратно. Да видим още един пример. Този е малко по-различен, защото нямаме енон или енол като продукт за получаване. Имаме алдол като таргетно съединение. Можем обаче да използваме същия начин на разсъждение. Намираме карбонилната група и определяме кой въглерод е алфа-въглерод, после търсим кой е бета-въглеродът. Знаем, че това е връзката, която ще се образува. Следователно искаме да я разкъсаме. Знаем също така, че имаме водород при този въглерод ето тук, затова ще видя дали мога да го закача тук. Когато правим ретросинтез... сега ето тук поставям стрелката за ретросинтез, тук отляво. Тук отляво виждам, че ще имам това като въглерод две, три, четири и пет, нали? Имам тези пет въглерода тук, и сега пиша тези тук. Имаме карбонил и после пет въглерода, като имам и този водород в цикламено, този път ще добавим водород. Тук ще сложа един водород в зелено, защото това не е съвкупния продукт. Спираме при алдол, ако го разглеждаме наобратно. Затова няма да добавям два водорода, а ще добавя само един. Какво друго ни трябва? Тук отдясно, да помислим върху това, че тук има водород, свързан с този въглерод ето тук. Колко въглерода ще имаме в другото ни съединение: един, два, три и четири, значи четиривъглероден карбонил. Тук има водород, свързан с него, така че имаме четиривъглероден карбонил. Ще го запиша: едно, две, три, четири, и после имаме този водород, свързан с него. Определихме това и като разсъждаваме наобратно, кое съединение ни е нужно, за да получим този алдолен продукт? Трябват ни този кетон и този алдехид. Но за действителния синтез на алдолното съединение отляво трябва да внимаваме как го правим. Тук ни трябва насочено алдолно присъединяване, така че да помислим да започнем с този кетон, нали? Мисля да започнем с този кетон, така че ще го препиша. Ще го препиша по малко по-различен начин. Това е ето този кетон. Към този кетон ще добавим LDA (литиев диизопропиламид). Ще получим литиев енолат. След като получим литиев енолат, можем да добавим алдехида. Във втората стъпка добавяме алдехида, обсъждахме това в предишно видео. Нашият алдехид е 4-въглероден алдехид, значи добавям бутанал. И сега ще получим литиев алкоксид, нали? Трябва да протонираме алкоксида, затова в реакционната смес добавяме вода. Така получаваме алдоловия продукт, получаваме това. Ето това е начинът да синтезираме нашите алдолови продукти. Сега тук ще запиша как ще го получим Това е насочено алдолно присъединяване. Хайде да направим още един пример с ретросинтез. Да видим как можем да получим това съединение. Това се различава от предишните. Но можем да направим същите неща. Можем да определим алфа-въглерода, който е до карбонилната група. После определяме бета-въглерода, който е до него, нали? Представяме си, че разкъсваме тази двойна връзка. После присъединяваме два водорода при алфа-въглерода. Сега ще го направя. Разкъсвам двойната връзка и добавям два водорода към алфа-въглерода, като го разглеждаме като ретросинтез; тук имаме пръстен. Сега ще напиша това ето тук. Тук имаме два водорода. Само да си направя повече място. Вероятно е по-лесно да си представиш присъединяването на кислород към бета-въглерода първо, затова хайде да го направим. Знаем, че ще присъединим кислород към бета въглерода. Поставям кислород при бета-въглерода, като ще използвам зелено. Сега да видим двата водорода при алфа-въглерода – ще напиша алфа-въглерода ето така, и после ще добавя два водорода, ще ги направя в зелено. Ето тук има повече място. После ще имаме карбонила ето така. Винаги преброяваме въглеродните атоми, когато правим това. Нали? Сега да покажем тези въглероди. Този въглерод тук е този тук. Добре. После този въглерод е ето този. И този въглерод, карбонилният въглерод, е ето тук. Виждаш, че това е вътремолекулна алдолна кондензация. Ако си представиш, че се отдели вода ето тук, и двете части се съединят, ще се получи съединението отляво. Това е много интересна реакция. Можем да препишем това, така че на изпит можеш да я напишеш и така, но по-често ще виждаш една различна конформация. Ще виждаш съединението по този начин. Сега ще го напиша. Първо определяме въглеродите. Въглеродът в цикламено е ето този тук. Въглеродът в синьо е ето този. Въглеродът в червено е този, който е в нашата каробнилна група. Сега ще направя алфа-въглерода зелен, това е ето този въглерод. Значи това тук е изходното съединение. Ако прибавим основа, можем да я превърнем в нашето търсено съединение. Повтарям отново, че това е вътремолекулна алдолна кондензация. Ще разгледаме това по-подробно в следващото видео.