Ano właśnie. Okazuje się, że i takie zadania mogą pojawić się na lekcjach chemii w szkole. Ograniczenie dotyczące substratu w tej syntezie (tzw. Starting Material, SM) wydaje się dość bzdurne, z drugiej jednak strony zaplanowanie syntezy spełniającej ten warunek stanowi pewnego rodzaju wyzwanie. Zwłaszcza w szkole średniej. Dlatego trzeba pochwalić użytkownika, który przedstawił swoją propozycję wyjścia z tej sytuacji. Niestety, synteza Wurtza i inne zastosowane reakcje nie przybliżą nas do sukcesu. Trzeba zastosować inną drogę (bądź drogi) syntezy. Przedstawię tutaj dwie propozycje rozwiązania tego problemu.

Pomysł pierwszy – drogą do celu

Pomyślmy nad retrosyntezą 2-metylopentanu. Ważnym miejscem w tej cząsteczce jest rozgałęzienie w łańcuchu węglowym – to tutaj zaczynamy naszą pracę pracę:

Wydaje się oczywiste, że 2-metylopentan może być otrzymany w wyniku uwodornienia odpowiedniego alkenu, który z kolei może być otrzymany w wyniku dehydratacji trzeciorzędowego alkoholu. Co dalej z tym alkoholem? Poza tym, że jest on trzeciorzędowy to dodatkowo w sąsiedztwie atomu tlenu ma dwie grupy metylowe. Taki układ wskazuje na to, że nasz alkohol może być zsyntetyzowany poprzez reakcję Grignarda związku magnezoorganicznego z estrem:

Ester ten pochodzi od kwasu karboksylowego posiadającego 4 atomy węgla. Octan sodu, z którego mamy startować ma 2 atomy węgla. W następnych krokach analizy musimy znaleźć sposób na połączenie ze sobą dwóch cząsteczek octanu sodu (bądź jego pochodnych). Na myśl powinna przyjść nam reakcja kondensacji Claisena octanu etylu:

Acetylooctan etylu posiada ten sam szkielet węglowy co “nasz” ester. Wystarczy tylko obmyślić odpowiednie przejście pomiędzy tymi dwoma związkami:

Warto jeszcze wyjaśnić, że z octanu sodu łatwo można otrzymać kwas octowy, z kwasu octowego – alkohol etylowy (poprzez redukcję), a z kwasu i alkoholu – octan etylu.

To teraz zobaczmy jak to naprawdę powinno wyglądać:

Dojście do bromku metylomagnezowego – przynajmniej teoretyczne – istnieje np. poprzez reakcję degradacji (Hofmanna) acetamidu.

Pomysł drugi – sztuczka

Wróćmy raz jeszcze do poprzedniej analizy retrosyntetycznej – a dokładniej – do samego jej początku:

Co jeśli poprzednikiem naszego alkenu nie musi być trzeciorzędowy alkohol? Inaczej – co jeśli poprzednikiem naszego alkenu będzie związek zawierający dodatkową grupę funkcyjną, która może ułatwić zaplanowanie syntezy? Mam na myśli grupę karbonylową:

Zobaczmy co to nam daje – poprzednikiem alkenu staje się nienasycony keton (ketony, które mają wiązanie podówjne węgiel-węgiel zaraz przy grupie karbonylowej zwane są czasami enonami), który z kolei można otrzymać z pokazanego na obrazku alkoholu. Światłość staje się wtedy gdy przypatrzymy się temu związkowi:

Okazuje się, że to prosty dimer acetonu, który można otrzymać w reakcji kondensacji aldolowej! Za jednym zamachem rozcinamy cząsteczkę na dwie równe części! Synteza acetonu z octanu sodu nie jest problemem. Wystarczy octan sodu przekształcić w octan wapnia – termiczny rozkład tego ostatniego prowadzi właśnie do powstania acetonu (była to kiedyś metoda na otrzymywanie tego związku).

Zobaczmy zatem jak będzie wyglądała synteza druga:

Kondensację aldolową da radę tak przeprowadzić, że powstanie od razu enon (nienasycony keton). Reakcja usunięcia grupy karbonylowej to redukcja Wolffa-Kiżnera. Porównując oba sposoby syntezy cząsteczki docelowej dochodzimy do wniosku, że ten drugi jest jednak lepszy: ma mniej etapów, więc możemy spodziewać się wyższej wydajności. Poza tym (w mojej opinii) wygląda rzeczywiście bardziej estetycznie…

Może to zadanie nie było jednak do końca takie bezsensowne?

Zobacz podobne posty: