Словарь научных терминов
Асимметрический синтез
АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, способ получения оптически активных соед.; осуществляют с помощью р-ций, в результате к-рых в молекуле исходного оптически неактивного соед. возникает хиральный элемент, гл. обр. асимметрический атом углерода (отсюда название), при этом в продуктах р-ции оптич. изомеры (энантиомеры) содержатся в неравных кол-вах. В кач-ве исходных в-в используют прохиральные соед., т.е. такие, молекулы к-рых могут быть превращены в хиральные при замене лишь одного атома или одной группы атомов. Иногда под А.с. понимают возникновение нового хирального фрагмента в молекуле, уже имеющей элемент хиральности (см. Стереоселективный синтез).

Достигается А. с. благодаря участию в нем асимметризующего агента, в зависимости от типа к-рого различают частичный и абсолютный А.с. Первый осуществляют с помощью вспомогат. оптически активных орг. в-в, второй - под действием асимметрич. физ. фактора, напр. при использовании в р-циях энантиоморфных кристаллов в кач-ве носителей катализаторов.

Эффективность А.с. оценивается оптич. выходом (в %), к-рый равен отношению величины оптич. вращения продукта р-ции к величине оптич. вращения целевого оптически чистого в-ва, или по энантиомерной чистоте. Последняя характеризует состав оптически активного в-ва и равна (в %) 100(R - S)/(R + S), где R и S - доли энантиомеров, определяемые с помощью газо-жидкостной хроматографии, ЯМР-спектроскопии и др. методами.

Идею А. с. впервые высказал Э. Фишер в 1894, а первые синтезы осуществили в нач. 20 в. В. Марквальд и А. Мак-Кензи. Оптич. выходы, однако, долгое время оставались очень небольшими. Сейчас А. с. - реальный путь получения оптически активных в-в.

Частичный асимметрический синтез. Обычно для проведения А. с. осуществляют р-цию вспомогат. оптически активного в-ва с исходным прохиралъным соед. либо со вторым компонентом р-ции - реагентом (напр., магнийорг. соед.), в результате чего хиральный фрагмент молекулы вспомогат. в-ва входит соотв. в молекулу исходного соед. или реагента. Если хиральный фрагмент молекулы вспомогат. в-ва войдет в состав исходного прохирального соед., то в результате А. с. образуются неравные кол-ва диастереомеров (диастереоселективный синтез), т.к. молекулы полученного соед. будут содержать два хиральных элемента. Для получения оптич. изомера проводят отщепление хирального фрагмента молекулы вспомогат. в-ва от молекул диастереомеров. Будучи введенным в молекулу реагента, хиральный фрагмент молекулы вспомогат. в-ва может и не войти в состав продукта р-ции, а лишь содействовать образованию избытка одного из энантиомеров. Такой А. с. называют энантиоселективным. Осуществлены и др. виды энантиоселективных синтезов - превращения в присут. оптически активных р-рителей, а также гомог. и гетерог. катализаторов (асимметрич. катализ).

Объяснение механизма частичного А. с. основано на представлении о возможности образования диастереомерных переходных состояний с разл. энергиями. Р-ция направляется преим. по энергетически более выгодному пути. При этом для получения высокого оптич. выхода достаточно небольших различий в энергиях переходных состояний. Так, если разница между энергиями составляет ок. 11 кДж/моль, оптич. выход достигает 98%.

А.с. оптически активных спиртов часто осуществляют восстановлением карбонильных соед. с помощью хиральных комплексов, образующихся при взаимод. Li[AlH4] или Na[BH4] с оптически активными диаминами, аминоспиртами, диолами, углеводами [напр., с N-метилэфедрином, 1,4-бис-(диметиламино)-2,3-бутандиолом]. Так, алюмогидридный комплекс ( — )-N-метилэфедрина и N-этиланилина восстанавливает карбонильную группу бензальацетона с оптич. выходом до 98%. Действием дигидропиридиновых реагентов (ф-ла I, R1-H или СН3, R2 - алкил; звездочкой обозначен хиральный радикал) осуществлены эффективные асимметрич. р-ции восстановления кетогрупп. Высокие оптич. выходы достигаются при восстановлении карбонильных групп оптически активными пространственно затрудненными магнийорг. соед., напр.:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/4/5/2545.jpeg

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/4/6/2546.jpeg

Эффективное асимметрич. превращ. карбонильных соед. во вторичные или третичные спирты при действии металлоорг. соед. достигается также, когда хиральный остаток вспомогат. оптически активного в-ва входит в состав субстрата или р-рителя. Так, разработан синтез (с оптич. выходом до 87%)http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/4/7/2547.jpegгидроксикислот (II) действием магний- или литийорг. соед. на субстраты, в к-рых группа С=О находится в молекуле оптически активного оксазолипового производного (III):
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/4/8/2548.jpeg

При взаимод. бутиллития с бензальдегидом в присут. хиральной добавки - пролинового производного ф-лы IV получают бутилфенилкарбинол с оптич. выходом 95%.
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/4/9/2549.jpeg

При алкилировании хиральных енолятов (V) и послед. гидролизе диастереомера (VI) образуются к-ты с оптич. выходом до 90%.
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/0/2550.jpeg

Высокие оптич. выходы достигаются и в др. р-циях карбонильных соед., напр. при альдолъной и кретоновой конденсации. Широко используют в А. с. азометины, енамины, енгидразины, напр.:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/1/2551.jpeg

Вспомогат. хиральными агентами в этих синтезах служатhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/2/2552.jpegфенилэтиламин и нек-рые др. амины, а также производные пролина; оптич. выход до 98%.

Превращ. карбонильной группы подчиняются правилам Прелога и Крама. Правило Прелога связывает конфигурацию вспомогат. оптически активного в-ва - спирта, используемого для получения сложных эфировhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/3/2553.jpegкетокислот, с преимущественной конфигурацией хирального центра, образующегося при диастереоселективных р-циях указанных эфиров (VII) с металлоорг. соед. или при восстановлении :
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/4/2554.jpeg

В молекуле вспомогательного вещества (оптически активного спирта) Rб, Rcp и Rм -соответственно большой, средний и малый радикалы. Истолкование правила основано на допущении, что молекула эфира имеет плоскую, конформацию с трансоидным расположением групп С=О, Rм заслоняет кетогруппу, a Rб и Rср не лежат в плоскости молекулы:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/5/2555.jpeg

В соответствии с правилом Прелога конфигурация образующегося асимметрии, центра определяется направлением подхода к нему заместителя R', к-рый осуществляется со стороны Rср- меньшего из радикалов, не лежащих в плоскости молекулы. Правило предложено В. Прелогом в 1953.
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/6/2556.jpeg

Правило Крама связывает преимущественную конфигурацию асимметрии, центра, образующегося при диастереоселективных р-циях кетонов ф-лы VIII, с конфигурацией уже имеющегося в молекуле кетона асимметрии, центра. Кетон реагирует в конформации с трансоидным расположением Rб и группы С=О:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/7/2557.jpeg

В соответствии с правилом Крама подход заместителя R', как и в слуиае правила Прелога, осуществляется со стороны меньшего из заместителей Rм. Правило Крама применяют для корреляции конфигураций спиртов, образующихся при восстановлении кетонов комплексными гидридами металлов, щелоиными металлами, амальгамой Na, а также при р-циях кетонов с металлоорг. соединениями. Правило предложено Д. Крамом в 1952.

Разработан ряд А.с.http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/8/2558.jpegаминокислот, напр. из альдегидов по р-ции Зелинского - Штреккера (с использованием оптически активного амина вместо NH3) или из хиральных дикетопиперазинов (синтезированных из глицина и хиральных аминокислот):
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/5/9/2559.jpeg

С помощью А. с. осуществлены разнообразные р-ции присоединения по связям С=С, напр. р-ция Михаэля, диеновый синтез, аминопалладирование, присоединение литийкупратов LiCuR2. Высокие оптич. выходы (до 100%) достигаются при гидроборировании с помощью моно- или дипинанилборанов (соотв. H2BR* или HBR2*), получаемых взаимод. В2Н6 с (-)-пиненом, напр.:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/0/2560.jpeg

Эпоксидированием алкенов в присут. эфиров (+)-винной к-ты и Ti(OAlk)4 полуиают эпоксиды с оптии. выходом до 90-95%. Во многих А. с. хорошими вспомогат. реагентами оказались также сульфоксиды с хиральным атомом S, напр.:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/1/2561.jpeg

Примеры А. с. в хиральных средах: в холестерин, жидких кристаллах (синтез транс-циклооктена из циклооктилтри-метиламмонийгидроксида), в краун-эфирах, содержащих в молекуле дигидроникотиновый фрагмент.

Важное место в А.с. занимает асимметрии, катализ, при к-ром асимметризующим агентом является катализатор. Различают след, виды асимметрии, катализа.

1) Межфазный катализ в присут. оптически активных иетвертииных аммониевых оснований, получаемых из эфедрина, хинина и его аналогов. Однако в разл. р-циях (борогидридное восстановление кетонов, получение вицинальных дигалогенидов, циангидринов, сульфоксидов и др.), осуществленных этим способом, достигнуты лишь умеренные оптич. выходы.

2) Гетерог. катализ в присут. металлов, модифицированных оптически активными соединениями. Высокие оптич. выходы (до 97%) достигнуты при восстановлении группы С=О метилацетоацетата и ацетилацетона над скелетным Ni, модифицированным (+)-винной к-той с добавкой NaBr.

3) Гомог. катализ с использованием хиральных родиево-фосфиновых катализаторов - наиб. быстро развивающаяся область А.с. Чаще всего этот способ используют для полунения оптически активных ос-аминокислот гидрированием их предшественников - ациламиноакриловых к-т:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/2/2562.jpeg

В кач-ве хиральных лигандов L* применяют дифосфины, для синтеза к-рых используют (+)-винную к-ту, L-гидроксипролин и др., напр.:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/3/2563.jpeg

Результаты гидрирования определяются природой катализатора, строением и конфигурацией гидрируемого в-ва (субстрата), р-рителем, т-рой р-ции. Во мн. случаях достигается очень высокий оптич. выход. Так, асимметрич. гидрированием получено важное лек. ср-во леводопа [( — )-3-(3,4-дигидроксифенил)-b-аланин] с оптич. выходом, близким к 100%. С помощью родиево-фосфиновых и др. гомог. хиральных катализаторов проведены также и др. А.с. - р-ции Гриньяра и Вюрца, гидросилидирование, гидроформилирование, еновый синтез.

Абсолютный асимметрический синтез осуществляют без участия оптически активного вспомогат. в-ва, асимметризующее действие оказывает тот или иной физ. фактор. Напр., в А. с., в к-рых носителями для катализатора (металлы, щелочи) служат энантиоморфные кристаллы (гл. обр. оптически активного кварца), роль асимметризующего агента выполняет кристаллич. решетка носителя. Этим способом осуществлены (хотя и с ничтожными оптич. выходами) термич. деструкция рацемич. спиртов, изомеризация пропиленоксида, гидрирование рацемич. пинена иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/4/2564.jpegфенилкоричной к-ты, цианэтилирование 2-метилциклогексанона. Механизм асимметризующего действия связан с неодинаковой адсорбируемостью энантиомеров на оптически активном кварце.

К абс. А. с. относятся также процессы под действием света с круговой поляризацией, напр, деструкция производныхhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/5/2565.jpeg бром- иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/5/6/6/2566.jpegазидопропионовой к-т, синтез гелиценовых структур в нематич. жидких кристаллах, синтез (+)-винной к-ты гидроксилированием диэтилового эфира фумаровой к-ты под действием Н2О2. Решающее значение для осуществления фотохим. абс. А. с. имеет эффект Коттона (см. Хироптические методы), важной особенностью к-рого является неравенство коэф. поглощения правого и левого циркулярно-поляризованного света оптич. изомерами в области оптически активных полос поглощения (такое явление наз. круговым дихроизмом). Иными словами, один энантиомер сильнее поглощает одну компоненту циркулярно-поляризованного света, другой изомер - другую. Если, напр., освещать рацемат однородным (правым или левым) циркулярно-поляризованным светом, то один из энантиомеров будет поглощать световой энергии больше, чем другой, и тем самым в большей степени подвергаться хим. р-ции (напр., разложению). Асимметризующее действие циркулярно-поляризованного света наблюдалось также в р-циях присоединения галогенов к триарилметильному радикалу и тринитростильбену.

На границе между А. с. и расщеплением рацематов находятся два способа получения оптически активных в-в - кинетич. расщепление и асимметрич. превращения (см. Рацематы). С А. с. их объединяет то, что в этих процессах происходят хим. превращения, а с расщеплением рацематов - тот факт, что исходными в-вами являются рацематы.

Лит.: Клабуновский Е.И., Стереоспецифический катализ, М., 1968; Моррисон Д., МошерГ, Асимметрические органические реакции, пер. с англ., М., 1973; Идзуми И., Таи А., Сгереодифференцирующие реакции, пер. с англ., М., 1979; Потапов В. М., Современный асимметрический синтез, в кн.: Итоги науки и техники, сер. Органическая химия, т. 4, М., 1984, с. 3-146. В. М. Потапов.


(+ )-абсцизовая кислота 2,2 -азо-бис-изобутиронитрил 2-амино-2-метил-1-пропанол 2-амино-2-этил-1,3-пропандиол S-аденозилметионин Абляционныематериалы Абрамова реакция Абс-пластик Абсорбция Авиакеросин Авиважныесредства Авироль Авогадро закон Автокатализ Автокосметика Автолы Автоматизированное управление Автоматизированные системы научных исследований Автоокисление Агар Агрохимия Адамантан Адамкевича реакция Адамсит Адгезия Аддукт Аденилатциклаза Аденин Аденозин Аденозинмонофосфат циклический Аденозинтрифосфатазы Аденозинфосфорные кислоты Адиабатического сжатия метод Адиабатическое приближение Адипиновая кислота Адиподинитрил Адреналин Адреноблокирующие средства Адренокортикотропин Адреномиметические средства Адсорбционная очистка Адсорбция Азаиндолы Азатиоприн Азелаиновая кислота Азеотропные смеси Азепин Азетидин Азиды арилсульфокислот Азиды металлов Азиды органические Азиновые красители Азины Азиридин Азирины Азобензол Азогены Азокрасители Азоксисоединения Азолы Азометиновые красители Азометиновые соединения Азосоединения Азосочетание Азот Азота оксиды Азота фториды Азотистая кислота Азотистоводородная кислота Азотистые иприты Азотная кислота Азотные удобрения Азотолы Азотолы-ариламиды з-гидрокси-2-нафтойной кислоты Азотфиксация Азулены Аймалин Айнхорна реакция Акарициды Аквакомплексы Акваметрия Акватол Аккумуляторы Аконитин Акридин Акридиновые красители Акриламид Акрилатные каучуки Акрилаты Акриловая кислота Акриловые лаки Акрилонитрил Акрихин Акролеин Аксиальное и экваториальное положения Активационный анализ Активированного комплекса теория Активность Активные красители Активный уголь Актин Актиний Актиноиды Актинометрия Актиномицины Акустическая спектроскопия Акустические материалы Аланин Ализарин Ализариновое масло Ализариновый красный с Алифатические соединения Алициклические соединения Алкалиметрия Алкалоиды Алкалоиды дафнифиллума Алкалоиды ипекакуаны Алкалоиды ликоподиума Алкалоиды элаокарпуса Алкансульфонаты Алканфосфонаты Алканы Алкенилирование Алкены Алкидные смолы Алкилсульфаты Алкилтиурамсульфиды Алкилфенолы Алкилфосфаты Алкилфосфолипиды Алкины Алкоголиз Алкогольдегидрогеназа Алкоголяты Алкоксигруппа Алкоксисиланы и ароксисиланы Аллена реакция Аллены Аллиламины Аллилбензол Аллилбораны Аллилглицидиловый эфир Аллилизотиоцианат Аллилмеркаптан Аллиловый спирт Аллилхлорид Аллилцианид Аллильная перегруппировка Аллильное замещение Аллильные комплексы переходных металлов Аллильные соединения Аллооцимен Аллопуринол Алмаз Алхимия Альбумины Альгиновые кислоты Альгициды Альдегидаммиаки Альдегиддегидрогеназы Альдегидо- и кетокислоты Альдегиды Альдера правила Альдимины и кетимины Альдолазы Альдольная конденсация Альтернантные сополимеры Альтернантные углеводороды Альтернативные топлива Алюминаты Алюминий Алюминийорганические соединения Алюминия гидроксид Алюминия нитрат Алюминия нитрид Алюминия оксид Алюминия сплавы Алюминия сульфат Алюминия фосфаты Алюминия фторид Алюминия хлорид Алюмогидриды Алюмосиликаты Алюмотол Амадори перегруппировка Амальгамы Амариллисовые алкалоиды Амбидентные соединения Амбра Амений-катионы Америций Амидины Амиды карбоновых кислот Амилазы Амиламины Амилены Амиловые спирты Аминазин Аминирование Аминоалкилакрилаты Аминоалкилирование Аминоальдегиды и аминокетоны Аминоантрахинонсульфокислоты Аминоантрахиноны Аминоацил-трнк-синтетазы Аминобензойные кислоты h2nc6h4cooh Аминобензолсульфокислоты Аминов Аминогалогенантрахиноны Аминогликозидные антибиотики Аминодифениламины Аминокапроновая кислота Аминокислоты Аминолиз Аминометилирование Аминонафтолсульфокислоты Аминонафтолы Аминонитрилы Аминонитроанизолы Аминооксиантрахиноны Аминопептидазы Аминопиридины Аминопласты Аминосалициловые кислоты Аминосахара Аминоспирты Аминотолуолсульфокислоты Аминофенолы Аминоэтилэтаноламин Амины Амины третичные перфторированные Амиодарон Амитриптилин Аммиак Аммиакаты Аммиачная вода Аммины Аммоналы Аммониевые соединения Аммоний-катионы Аммониты Аммония гексафторосиликат Аммония карбонат Аммония нитрат Аммония пероксодисульфат Аммония перхлорат Аммония сульфат Аммония тиоцианат Аммония фосфаты Аммония фторид Аммония хлорид Аммонолиз Аммофос Амортизаторные жидкости Аморфное состояние Амперометрическое титрование Амфотерность Амфотерные ионообменные смолы Анабазин Анаболические вещества Аналептические средства Аналитическая химия Анальгетические средства Анаприлин Ангелицин Ангидриды карбоновых кислот Ангидриды неорганических кислот Ангидрон Андрогены Анетол Анзамицины Анзерин Анид Анизидины Анизол Анизотропия Анилиды Анилин Анилино-формальдегидные смолы Анилиновая точка Анилиновый чёрный Анионная полимеризация Анионообменные смолы Анионы Анисовый альдегид Аннелирование Аннулены Анодная защита Анодное оксидирование Анодное растворение Анри реакции Анса-соединения Анти..., син.. Антиалкогольные средства Антиаллергические средства Антиаритмические средства Антибиотики Антигеморрагические средства Антигены Антигистаминные средства Антидепрессанты Антидетонаторы моторных топлив Антидиабетические средства Антидоты Антидоты для растений Антикоагулянты Антикоррозионные материалы Антимонаты Антимониды Антинакипины Антиозонанты Антиоксиданты Антипирены Антипирин Антиподы оптические Антирады Антисептические средства Антистатики Антитиреоидные средства Антиферментные средства Антиферромагнетики Антифиданты Антифризы Антифрикционные материалы Антифрикционные смазки Антихолинэстеразные средства Античастицы Антоцианы Антраниловая кислота Антрахинон Антрахинонкарбоновые кислоты Антрахиноновые красители Антрахинонсульфокислоты Антрацен Антрациклины Антрацит Антрон Анхимерное содействие Апатит Апикальное положение Апоморфин Аппретирующие средства Арахидоновая кислота Арбитражный анализ Арборициды Арбузова реакция Аргентометрия Аргинин Аргон Ареноний-катионы Арены Арил Арилирование Арилметановые красители Арилсульфатазы Арилсульфотрансфераза Арины Армированные пластики Арндта-айстерта реакция Ароксильные радикалы Ароматизация Ароматические соединения Ароматичность Аррениуса уравнение Арсеназо Арсенаты Арсениды Арсин Арсингалогениды Арсоний-катионы Асбопластики Асидол Асимметрический атом Асимметрический синтез Аскаридол Аспарагин Аспарагиназы Аспарагиновая кислота Аспартам Аспартат-карбамоилтрансфераза Аспартатаминотрансфераза Аспергилловая кислота Астат Асфальт Асфальтены Атмосфера Атмосферная коррозия Атмосферно-вакуумные установки Атмосферостойкость Атом Атомная единица массы Атомная масса Атомно-абсорбционный анализ Атомно-флуоресцентный анализ Атомные радиусы Атомные спектры Атропин Атропоизомерия Аттрактанты Ауверса-скиты правило Ауксины Афелий Аффинная хроматография Аценафтен Аценафтенхинон Аценафтилен Ацетали амидов карбоновых кислот Ацетали и кетали Ацетальдегид Ацетамид Ацетанилид Ацетатные волокна Ацетаты Ацетил-соа-синтетаза Ацетила пероксид Ацетилацетон Ацетилен Ацетилендикарбоновая кислота Ацетиленовые комплексы переходных металлов Ацетиленовые углеводороды Ацетилсалицйловая кислота Ацетилхлорид Ацетилхолин Ацетилхолинэстераза Ацетон Ацетонитрил Ацетонорастворимые красители Ацетонциангидрин Ацетоуксусный эфир Ацетофенон Ацефен Аци-нитросоединения Ацидиметрия Ацидокомплексы Ацидолиз Ациклические соединения Ацилирование Ацилоиновая конденсация Ацилоины Ацильное число Аэрозоли Аэросил