Kluczową sprawą dla zrozumienia chemii i syntezy organicznej jest nauczenie się odpowiedniego “patrzenia” na cząsteczki związków organicznych reprezentowane przez ich wzory (strukturalne i wszelkie mutacje). Taka analiza powinna poruszać nie tylko kwestie związane z budową przestrzenną związków organicznych, ale również te związane ze strukturą elektronową. Często odnoszę wrażenie, że studenci traktują każdy związek i każdą reakcję w chemii organicznej jako zupełnie niezależne i z niczym nie powiązane.¹ W takiej sytuacji nauka chemii organicznej, rozumianej jako zbiór wiedzy o milionach związków organicznych i tysiącach reakcji musi uchodzić za coś niewykonalnego.

Dzisiaj, na przykładzie prostego estru, postaram się pokazać jak w logiczny sposób można zaplanować syntezę związku organicznego. Zobaczymy, że nie jest do tego potrzebna ogromna wiedza z zakresu chemii organicznej.

Obiektem naszego zainteresowania będzie maślan metylu (butanian metylu). Po narysowaniu wzoru tej cząsteczki zabieramy się do analizy (obrazek po prawej stronie). W kroku pierwszym zajmujemy się atomami wchodzącymi w skład grupy funkcyjnej – należy przyporządkować im ładunki cząstkowe, które wynikają z elektroujmeności heteroatomów (tutaj: tlenu) i polarności poszczególnych wiązań. Takie analizy możecie znaleźć w typowych akademickich podręcznikach z zakresu chemii organicznej. W drugim kroku po prostu zmieniamy formę zapisu i przypisujemy każdemu z atomów z grupy funkcyjnej polarność. W kroku trzecim – rozciągamy tę teorię na całą cząsteczkę (lub jej fragment, jeśli cząsteczka jest bardzo duża).

Przeczytaj całość »

Ostatnie planowanie syntezy było wieki temu, więc chyba warto strzelić jakąś retrosyntezę, żeby nie wyjść z wprawy. Jak sądzicie?

Jakiś czas temu zwróciłem uwagę w ACS Chemical Neuroscience¹ na amid 1, który – choć wygląda niepozornie – posiada zdolność aktywowania kanałów potasowych w komórkach nerwowych.²

 We wzorze strukturalnym związku 1 z łatwością zindentyfikujemy charakterystyczne elementy strukturalne, które okażą się kluczowe dla zaplanowania syntezy. Kolorem niebieskim zaznaczyłem wiązanie amidowe. Skoro mamy amid, to postaramy się go otrzymać za pomocą klasycznej metody: chlorek kwasowy + amina. Warto również zwrócić uwagę na bicykliczny, norbornanowy, układ związany z grupą C=O. Takie szkielety węglowe są dosyć charakterystyczne i można je skonstruować w reakcji cykloaddycji Dielsa-Aldera. Nie możemy jednak zastosować cykloaddycji [4+2] bezpośrednio do związku 1, ponieważ w bicyklicznym układzie brakuje odpowiednio zlokalizowanego wiązania podwójnego C=C (jak w czerwonym nawiasie). Możemy powiedzieć, że w amidzie 1 nie ma pełnego retronu dla reakcji Dielsa-Aldera (albo inaczej: że jest tylko częściowy retron). Oznacza to, że w trakcie retrosyntezy będzie trzeba to wiązanie podwójne w jakiś sposób wprowadzić. Zobaczmy, w jaki sposób to zrobić.

Przeczytaj całość »

Jakiś czas temu na blogu nicprostszego pojawił się wpis dotyczący kantarydyny 1. Sama nazwa tego związku może niewiele wam mówić; powiem tylko, że jest to produkt naturalny wyizolowany z tzw. hiszpańskiej muchy (Pryszczel lekarski, Lytta vesicatoria) i mam nadzieję, że będziecie wiedzieć o co chodzi.

Interesującą właściwością kantarydyny – poza tą, która czyni ją popularnym afrodyzjakiem – jest jej toksyczność (LD₅₀ = 0.5 mg/kg). Jest dla mnie zaskakującą rzeczą, że taka prosta cząsteczka może być tak bardzo toksyczna. Jak widać każda przyjemność musi mieć swoją cenę.

Jest jeszcze coś: kantarydyna jest bezwodnikiem kwasowym. Raczej nie wpadłbym na to, że bezwodnik kwasowy (pies na wodę) może być produktem naturalnym wytwarzanym przez organizmy żywe (wszystko co żyje potrzebuje wody). Z drugiej strony nawet reakcje z chlorkami kwasowymi (jeszcze większe psy na wodę niż bezwodniki) można czasami robić w wodzie, jako rozpuszczalniku, więc pewnie to tylko moje stereotypowe myślenie.

Przejdźmy do meritum: jak otrzymać kantarydynę w laboratorium?

W komentarzach pod postem na blogu nicprostszego nieopatrznie palnąłem (za chwilę wyjaśni się znacznie tej frazy), że można ją zsyntetyzować w dwóch etapach z handlowo dostępnych substratów. Miałem na myśli taką reakcję Dielsa-Aldera:

Przeczytaj całość »