استراتژی گروه مسدود کننده سولفونیل برای سنتز مولکول های معطر

یا چگونه می توان “ارتو” محصول بدون هیچ پارا- .

فهرست مطالب

1. چرا انجام دهید پاراگراف محصولات بیشتر مورد پسند قرار می گیرند ارتو- محصولات؟
2. چگونه می توانید فقط ارتو- تولید – محصول؟
3. استراتژی “گروه مسدود کننده” سولفونیل
4. استراتژی گروه مسدود کننده سولفونیل در عمل
5. ترکیب گروه های مسدود کننده سولفونیل با تغییر قطبیت
6. دو مشکل تمرینی
7. خلاصه: گروه های مسدود کننده سولفونیل
8. یادداشت

---

1. من فقط می خواهم اورتو- محصول، متشکرم

سوال: چقدر انتخابی هستند ارتو- پاراگراف، کارگردانان برای ارتو- و پارا- محصولات، به ترتیب؟

دو تا هستند ارتو موقعیت ها و یک پاراگراف. اگر همه چیز برابر باشد، انتظار داریم نسبتی در حدود 2:1 به نفع آن باشد ارتو.

آیا این چیزی است که ما به دست می آوریم؟ خیر

در واقع، اکثر جایگزین های معطر الکتروفیل نسبتی از محصولات را کمی مطلوب می کنند پاراگراف بر فراز ارتو. نسبت 60:40 معمولی است.

چرا ترجیح برای پاراگراف?

اثرات استریک، اغلب. را ارتو- موقعیت ها در مجاورت جانشین قرار دارند که می تواند مسیر الکتروفیل را مسدود کند. را پارا- بنابراین موقعیت برای حمله الکتروفیل در دسترس تر است.

این نسبت 60:40 فقط یک عدد تقریبی است و به جانشین خاص بستگی دارد. واقعاً محصولات را به سمت پاراگراف– از یک گروه واقعا حجیم مانند استفاده کنید تی-بوتیل این می دهد پاراگراف محصولات تقریبا به طور انحصاری

2. چگونه می توانید فقط The ارتو- تولید – محصول؟

این ترجیح برای پاراگراف– محصول می تواند آزار دهنده باشد. چه می شود اگر ما فقط بخواهیم ارتو– تولید – محصول؟

با عرض پوزش، گزینه ای نیست. حداقل الان نه. هیچ واکنشی که ما آموخته ایم وجود ندارد که برای آن انتخابی باشد ارتو– تولید – محصول. بنابراین رسیدن به ارتو- در یک مرحله، بدون نیاز به جدا کردن آن از پارا-، فقط با دانشی که داریم امکان پذیر نیست.

اما، همانطور که اغلب در شیمی آلی اتفاق می افتد، یک راه حل وجود دارد. ایناهاش.

چه می شود اگر ما از ترجیح طبیعی برای پارا- جایگزینی کنید و گروهی را نصب کنید که می تواند باشد برگشت پذیر به یک حلقه معطر اضافه شده است؟ این بلوک ها را پاراگراف موقعیت، به این معنی که هر واکنش بعدی باید بر روی ارتو موقعیت

سپس گروه مسدود کننده را حذف می کنیم و voila! ما خودمان را داریم ارتو- محصول جایگزین منحصرا

3. استراتژی “گروه مسدود کننده” سولفونیل

آیا جایگزینی دیده ایم که بتوان به صورت برگشت پذیر روی بنزن نصب کرد؟

آره. دو مورد وجود دارد: سولفونیل (SO₃ح) و تی-بوتیل

در اینجا، ما بیشتر سولفونیل را پوشش می دهیم. (اگر نمی توانید از این موضوع به اندازه کافی استفاده کنید – کاملاً قابل درک است! – من t-butyl را در یادداشت های پایانی پوشش خواهم داد.)

بیایید سولفوناسیون را مرور کنیم:

• در جهت جلو، درمان یک حلقه معطر با حرارت، SO₃ و اسید، SO را قرار می دهد₃H روی حلقه [Note 1]
• برای حذف SO₃H، ما فقط حلقه معطر را با اسید قوی گرم می کنیم (به عنوان مثال H₂بنابراین₄) که در نهایت SO گازی را از دست می دهد₃.

اینجا،. حلقه آروماتیک در کربن حاوی SO پروتونه می شود₃اچ. [Note 2] در رویداد معطر سازی مجدد، SO₃ به جای H+ گم می شود. یک بار گاز SO₃ می جوشد، دیگر برنمی گردد.

4. استفاده از SO₃H به عنوان یک گروه مسدود کننده

بیایید یک مثال ساده از این استراتژی گروه مسدود کننده را در عمل نشان دهیم، که با متوکسی بنزن (“آنیزول”) به سمت هدف سنتز شروع می شود. ارتو-بروموآنیزول

• مرحله 1 نصب SO است₃H با SO₃ و اسید قوی که (بیشتر) به موقعیت پارا می رود.
• مرحله 2 این است که جایگزین مورد نظر (برم) را روی آن نصب کنید ارتو موقعیت
• مرحله 3 حذف SO است₃H با اسید و حرارت قوی، به ما می دهد ارتو- محصول جایگزین

و ما به آنجا می رویم. پس از حذف سولفونیل، ما تنها باقی می‌مانیم ارتو-بروموآنیزول

هورا!

5. ترکیب گروه های سولفونیل مسدود کننده با “برگشت قطبی”

ما می‌توانیم این استراتژی گروه مسدودکننده را با استراتژی‌های «برگشت قطبیت» و «ترتیب عملیات» که قبلاً یاد گرفتیم، ترکیب کنیم.

به عنوان مثال: چگونه می توانیم از این برای ساختن استفاده کنیم o– متیل آنیلین (معروف به o-تولویدین)؟

• دیدیم که نمی توانیم C-NH را تشکیل دهیم₂ پیوند مستقیم از طریق جایگزینی معطر الکتروفیل، اما ما می توان فرم C-NO₂ و به NH کاهش دهید₂. یعنی باید NO را نصب کنیم₂ بر روی ارتو موقعیت
• این منجر به ترتیب عملیات زیر می شود: 1) سولفونیلاسیون، 2) نیتراسیون، 3) حذف SO₃H با استفاده از اسید و حرارت قوی و 4) کاهش NO₂ به NH₂ با استفاده از یک احیا کننده مانند روی و اسید (Zn/HCl).
• (احتمالاً بهتر است کاهش را تا پایان رها کنید؛ NH₂، ساده بودن، در مرحله رفع انسداد اختلال ایجاد می کند)

در حالی که این یکی از راه های انجام آن است، این تنها راه نیست. همیشه عنصری از ماجراجویی انتخاب کن در ترکیب وجود دارد.

6. دو مشکل تمرین

چرا برخی از خودتان را امتحان نمی کنید؟ در اینجا چند مثال برای تمرین با استفاده از این استراتژی آورده شده است:

7. خلاصه: گروه های مسدود کننده سولفونیل

زمانی که شما نیاز دارید ارتو- و فقط ارتو-، یک استراتژی گروه مسدود کردن مانند این یک ترفند مفید برای داشتن در جعبه ابزار شما است.

با پوشش برخی از استراتژی‌های مصنوعی، احتمالاً ارزش وقت ما را دارد که یک پست کامل را فقط به نمونه‌های کار شده اختصاص دهیم. بعدش میاد!

---

یادداشت

یادداشت 1. این با انتخاب 100٪ برای موقعیت para رخ نمی دهد. وجود خواهد داشت ارتو- محصول نیز، و در برخی مواقع باید آن را جدا کرد. بنابراین به یک معنا ما فقط مرحله ای را تغییر می دهیم که در آن باید محصول نامطلوب را جدا کنیم.

تبصره 2. در مقابل ارتو-، متا، یا پارا-، کربن متصل به جانشین را به عنوان ipso– کربن.

t-Butyl به عنوان یک گروه مسدود کننده

صادقانه بگویم، استراتژی سولفونیل در شیمی آلی مدرن کاربرد زیادی ندارد. یکی از مشکلات این است که گروه‌های اسید سولفونیک حاصل کاملاً قطبی هستند و این می‌تواند سهم خود را از مشکلات جداسازی و خالص‌سازی نشان دهد. از هر کسی که کروماتوگرافی تبادل یونی انجام داده است بپرسید که چقدر دوست دارد کسرهای آبی خود را متمرکز کند. آره، نه

یک روش متفاوت به کارگیری است تیگروه های بوتیل به عنوان گروه های مسدود کننده. را تی-گروه های بوتیل خوب و چرب هستند – برای کروماتوگرافی فلش عالی هستند.

ابتدا مرور می کنیم. چگونه هستند تی-گروه های بوتیل دوباره نصب و حذف شدند؟

نصب است از طريق آلکیلاسیون Friedel-Crafts. ما می توانیم از هر دو استفاده کنیم تی-BuCl با AlCl₃ یا 2-متیل پروپن با اسید قوی.

حذف از t-گروه بوتیل با حرارت دادن با کلرید آلومینیوم اضافی (AlCl₃) استفاده از بنزن به عنوان حلال. (این کار برای حذف گروه متیل از آنیزول نیز اتفاق می افتد). این شرایط دقیقاً خفیف نیستند، که دامنه واکنش را محدود می کند تاحدی زیاد، اما… به بعد.

t-بوتیل به عنوان یک گروه مسدود کننده: در عمل

در اینجا نمونه ای از این گروه مسدود کننده است که برای سنتز یک مشتق 2-هیدروکسی بنزوفنون استفاده می شود. شروع با آنیزول (متوکسی بنزن)، t-گروه بوتیل به آن اضافه می شود پاراگراف موقعیت در مرحله بعد، یک آسیلاسیون فریدل کرافت منجر به تشکیل انحصاری از ارتو– تولید – محصول. در نهایت، حذف تی– بوتیل با AlCl₃ و بنزن در محصول نهایی حاصل می شود.

توجه داشته باشید که این نیز متیل اتر را از بین می برد – کار آسانی نیست! خفیف، این شرایط نیست.

پس چگونه حذف از تیگروه بوتیل اتفاق می افتد؟

واکنش احتمالاً با پروتونه کردن حلقه با اسید کمیاب (به عنوان مثال HCl) موجود در AlCl آغاز می شود.₃ یا از واکنش AlCl₃ با کمی آب سپس پروتونه شدن حلقه در موقعیت پارا می تواند معطرسازی مجدد را راه اندازی کند نه با از دست دادن H+، اما با از دست دادن کاتیون t-butyl. را تیسپس کاتیون بوتیل به سرعت پروتونه می‌شود تا 2-متیل پروپن (“ایزوبوتیلن”) در واکنش E1 ایجاد شود. برای جلوگیری از بازگشت ایزوبوتیلن از فریدل کرافت به پاراگراف– موقعیت، بنزن (یا تولوئن) به عنوان حلال (یا حلال مشترک) استفاده می شود که در نهایت منجر به تشکیل تی-بوتیل بنزن

این روش میکند گاهی اوقات در سنتز استفاده می شود. به عنوان مثال، در سنتز برخی از مشتقات رسوراترول، Hou et. al. سعی داشتند مشتق استیلبن را دیمر کنند. آنها برای کاهش تعداد محصولات بالقوه، مسدود کردن دو موقعیت یک فنل را مفید یافتند تیگروه های بوتیل که بعداً با استفاده از AlCl حذف شدند₃، نیترومتان و تولوئن. ارجاع به اینجا

برای اطلاعات بیشتر در مورد سنتز، کلاسیک در کل سنتز، جلد 3 (نیکولاو و چن) فصل 20 را بررسی کنید. و تا زمانی که آنجا هستید، فصل 23 را از دست ندهید!