مشکلات تمرین گریگنارد: تمرینات سنتز شامل معرف های گریگنارد
در اینجا نتیجه پست امروز در مورد حل مشکلات سنتز مربوط به معرف های گریگنارد است.
فهرست مطالب
- حل مسائل سنتز شامل معرف های گریگنارد
- سه واکنش کلیدی معرف های گریگنارد
- مسئله 1: آموزش تفکر معکوس
- مسئله 2:
- در مورد استرها چطور؟ (و مسئله 3)
- خلاصه: مشکلات تمرین گریگنارد
- یادداشت
- خودت را بیازمای!
1. حل مسائل سنتز شامل معرف های گریگنارد
اکنون که به برخی از مهم ترین واکنش های معرف های گریگنارد پرداختیم، زمان آن رسیده است که این دانش را در موارد عملی به کار ببریم. و منظورم از مسائل عملی است سنتز. از این گذشته، نکته یادگیری هر یک از واکنش ها در شیمی آلی این است که آنها مفید هستند ابزار برای جعل و شکستن پیوندهای خاص. درست همانطور که یک نجار ممکن است از چکش، میخ، پیچ گوشتی و اره‌های مختلف برای ساختن میز استفاده کند، شیمیدان‌های آلی نیز «ابزار» واکنش‌های آلی را برای نوعی هدف به کار می‌گیرند – برای مثال ساختن مولکولی از اجزای ساده‌تر.
یک نجار ماهر می تواند یک میز تمام شده را تصور کند و سپس به عقب فکر کند که از چه ابزاری برای ساخت آن از قطعات ساده تر استفاده کند. به طور مشابه، شیمیدانان آلی باید بتوانند تصور کنند که چگونه یک مولکول پیچیده را می توان از طریق دنباله ای از واکنش ها ساخت.
در این پست، سه تمرین را مرور خواهیم کرد که نشان می‌دهد چگونه می‌توانیم از محصول واکنش گریگنارد به مواد اولیه آن «به عقب فکر کنیم».
پس بیایید شروع کنیم!
چگونه به چنین سوالی پاسخ دهیم؟
البته آن را به قطعات تقسیم کنید! ما به نوبه خود با A، B و C مقابله خواهیم کرد.
برنامه ما اینجاست
ابتدا به آنچه در مورد Grignards می دانیم نگاه می کنیم رو به جلو جهت، و سپس از آن اطلاعات استفاده کنید به عقب کار کنید برای مثال ساده، اگر می‌دانید که 3 + 4 = 7 است، می‌توانید به عقب کار کنید تا بفهمید چه عددی باید از 7 کم شود تا به شما 3 بدهد. همانطور که خواهیم دید، این همان ایده است.
2. سه واکنش کلیدی معرف های گریگنارد
در اینجا سه واکنش کلیدی گریگناردز را که در پست قبلی آموختیم آورده شده است: افزودن به آلدئیدها، افزودن به کتونها و افزودن به استرها.
توجه داشته باشید که در هر مورد، ما در حال تشکیل CC و شکستن CO و همچنین تشکیل OH هستیم. در مورد استر، Grignard در واقع دو بار اضافه می کند – نکته ای که برای برنامه ریزی مهم است، همانطور که خواهیم دید.
3. مشکل 1: یادگیری کار کردن به صورت معکوس
بیایید به اولین مولکول، 2-پنتانول نگاه کنیم.
بیایید با بدیهیات شروع کنیم. این یک الکل ثانویه، زیرا کربن متصل به OH به نوبه خود به دو کربن دیگر متصل است. با نگاهی به لیست سه واکنش فوق، می‌دانیم که الکل‌های ثانویه می‌توانند از طریق آن ساخته شوند افزودن معرف های گریگنارد به آلدئیدها.
مجدداً توجه داشته باشید که ما CC و OH را تشکیل می دهیم و CO (π) را می شکنیم.
حال بیایید بپرسیم: اگر بخواهیم یک عصای جادویی را تکان دهیم و این واکنش را برعکس عمل کنیم، چه؟ چه پیوندهایی تشکیل می شود و می شکند؟
می شدیم شکستن CC و OH، و تشکیل CO (π). از آنجایی که این یک واکنش “واقعی” نیست، ما از یک فلش باز خاصی به نام “پیکان رتروسنتز” استفاده می کنیم تا نشان دهیم که این یک واکنش “برنامه ریزی شده” است نه واقعی.
بازگشت به آن نظر قبلی در مورد تفریق: اگر این را می دانید
5 + 8 = 13
و سپس از آنها پرسیده می شود که “چه عددی باید از 13 حذف شود تا به 5 برسد؟”
فقط باید معادله را به شکل زیر تنظیم کنید:
5 = 13 -8
البته، تا به حال با تفریق بسیار آشنا هستید، اما خود کلاس اولی شما احتمالاً با این فکر شروع کرده است که این کار دشوار است. به همین ترتیب، کار معکوس در زمینه واکنش های شیمیایی برای بسیاری از مردم یک چیز جدید است. اعمال کردن نیاز به تمرین دارد!
بازگشت به 2-پنتانول: همانطور که ممکن است متوجه شده باشید، در واقع 2 راه برای بررسی این واکنش در واکنش معکوس وجود دارد، زیرا وجود دارد دو اوراق قرضه CC مختلف (بیایید تماس بگیریم آ و ب) که می توانستیم آن را بشکنیم تا یک آلدهید و یک گریگنارد بدهیم.
شکستن پیوند A (به صورت رتروسنتزی) به ما بوتانال و متیل گریگنارد می دهد.
شکستن پیوند B (به صورت رتروسنتزی) به ما اتانال و پروپیل گریگنارد می دهد.
در اینجا هیچ پاسخ اشتباهی وجود ندارد: آنها در واقع به همان اندازه خوب هستند.
بعد از هر واکنش گریگنارد باید یک کار اسیدی خفیف انجام دهیم تا در نهایت الکل خنثی را به دست آوریم. بنابراین در جهت رو به جلو می توانیم برویم:
[See that I switched something around there: I made the second Grignard derived from Cl instead of Br . Whether your Grignard is Cl, Br, or I doesn’t matter – they all work fine].
4. مسئله 2:
برای یکی دیگر آماده اید؟ بیایید به B نگاه کنیم.
اولین مشاهده ای که در اینجا انجام می شود این است که C متصل به OH خود به 3 کربن متصل است، بنابراین یک الکل سوم
با بازگشت به آنچه در مورد واکنش های گریگناردز دیدیم، می توانیم فرض کنیم که این ممکن است از طریق واکنش یک کتون با یک معرف گریگنارد ایجاد شود.
در مورد قبلی، 2 روش مختلف برای ساخت 2-پنتانول وجود داشت. اینجا، وجود دارد سهزیرا می‌توانیم پیوندهای A، B یا C را در جهت معکوس بشکنیم و یکی از 3 ترکیب مختلف کتون و معرف گریگنارد را به ما بدهیم.
همه به یک اندازه خوب هستند! فقط برای وضوح، اجازه دهید به هر یک از آنها در جهت جلو نگاه کنیم.
باز هم هالیدها را با گریگناردها در اینجا مخلوط کردم، فقط برای تنوع. همچنین ممکن است شرایط کاری متفاوت (معادل) زیادی برای واکنش های گریگنارد مشاهده کنید. تا زمانی که آنها منجر به پروتونه شدن آلکوکسید میانی برای دادن الکل شوند، خوب هستند.
5. استرها چطور؟ (و مسئله 3)
اکنون ممکن است بپرسید: واکنش گریگناردز با استرها نیز الکل های درجه سوم می دهد. چرا ما نمی توانیم از این در اینجا استفاده کنیم؟
مشکل این است که وجود دارد 3 گروه R مختلف روی الکل سوم. به یاد بیاورید که گریگناردز اضافه می کند دو برابر به استرها بنابراین، اگر بخواهیم از واکنش گریگنارد با یک استر برای تولید الکل سوم استفاده کنیم، حداقل به 2 گروه R یکسان نیاز داریم. در پایین تصویر چند نمونه آورده شده است.
اتفاقاً این مثال پایین نیز پاسخ خوبی برای سؤال C است.
C را می توان از طریق افزودن سیکلوهگزیل گریگنارد به یک استر یا با 2 ترکیب مختلف کتون و معرف های گریگنارد ایجاد کرد. [Can you find them? Answer below].
این یکی از چیزهای جالب در مورد سنتز است – اغلب راه های مختلفی برای حل یک مشکل وجود دارد. از این نظر، کمی شبیه نجاری است: حتی دو نجار مختلف که یک میز را می‌سازند، ممکن است از ترتیب کمی متفاوت از رویدادها برای ساختن یک چیز استفاده کنند.
در ارگانیک مقدماتی، ما در مورد اینکه آیا شما کارآمدترین سنتز یک مولکول را انتخاب می کنید، خیلی حساس نیستیم. نکته کلیدی این است که فقط بتوانید به آنجا برسید.
6. خلاصه: مشکلات تمرین گریگنارد
نکته کلیدی برای این پست این است که عادت کنید به واکنش ها در جهت عقب و همچنین در جهت جلو نگاه کنید. اگر پیوندهایی را که در جهت رو به جلو شکل می‌گیرند و می‌شکنند، می‌شناسید، می‌توانید معکوس را برای کار «رتروسنتزی» به عقب به مواد اولیه آن اعمال کنید.
این یکی دیگر از دلایلی است که من به این جمله می پردازم که “چه پیوندهایی شکل می گیرند، چه پیوندهایی می شکند؟” به عنوان مهمترین سوالی که باید هنگام یادگیری واکنش جدید از خود بپرسید.
در پست بعدی چند مشکل دیگر سنتز گریگنارد را بررسی خواهیم کرد، اما یک پیچ و تاب جدید ایجاد می کنیم – واکنش الکل هایی که قبلاً درباره آن آموخته ایم به نام اکسیداسیون. این به ما امکان می دهد تا با استفاده از واکنش گریگنارد، محصولات پیچیده تری را از پیش سازهای ساده تر بسازیم.
یادداشت
توجه: پاسخ نحوه ساخت سی از واکنش یک کتون با یک معرف گریگنارد.
خودت را بیازمای!