METODY SYNTEZY
METODY SYNTEZY
ORGANICZNEJ
ORGANICZNEJ
ORGANICZNEJ
ORGANICZNEJ
Wykład - 30h Semestr VI s1 CHEMIA
Wykład - 30h Semestr VI s1 CHEMIA
Laboratorium - 15h
Laboratorium - 15h
Punkty -
Punkty -
Kolokwium - dwie części, pisemny i ustny
Kolokwium - dwie części, pisemny i ustny
dr inż. Jacek F. Koszuk
dr inż. Jacek F. Koszuk
Instytut Chemii Organicznej
Instytut Chemii Organicznej
Pokój 307
Pokój 307
[e-mail]
[e-mail]
2
3
SYNTEZA ORGANICZNA
SYNTEZA ORGANICZNA
Synteza organiczna jest jednym z działów chemii organicznej. Zajmuje się
przekształcaniem jednych związków  łatwo dostępnych handlowo, w inne
przekształcaniem jednych związków  łatwo dostępnych handlowo, w inne
o pożądanej strukturze. Najczęściej produkt końcowy charakteryzuje się
jakimiś korzystnymi właściwościami (np. jest aktywny biologicznie,
elektrochemicznie, czy ma właściwości kompleksotwórcze).
O syntezie organicznej można także mówić w ujęciu przemysłu chemicznego,
który zajmuje się wdrażaniem opracowanej laboratoryjnie metody do
produkcji wielko tonażowej.
Kolejnym aspektem syntezy organicznej jest synteza asymetryczna, która
prowadzi do utworzenia nowego centrum symetrycznego w czÄ…steczce.
prowadzi do utworzenia nowego centrum symetrycznego w czÄ…steczce.
OH OH
Me Me Me Me
CO2H
CO2H
H2NCO
H2NCO
NH2
NH2
L-aspargina D-aspargina
L-aspargina D-aspargina
CHO CHO
CHO CHO
gorzka słodka
bezwonny zapach lilii
O O
O
H NH
N O N O
NH H
O
O O
(S)-(-)-Talidomid (R)-(+)-Talidomid
działanie teratogenne działanie lecznicze
5
6
Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)
" Stałe przeciwstawianie pojęć materii ożywionej - nieożywionej,
pociągnęło za sobą konsekwencje filozoficzne. Musiała bowiem
istnieć siła, która ożywiała materię nieożywioną. Znalezienie
siły życiowej nie było łatwe, ale można ją było zastąpić nowym
dogmatem. Dokonał tego na początku XIX wieku szwedzki
chemik Jöns Jacob Berzelius.
chemik Jöns Jacob Berzelius.
" Istnieje specjalna siła życiowa
- vis vitalis, pisał, która jest niezbędna do przemiany materii nieożywionej w ożywioną.
" Berzelius tym dogmatem nie tylko podzielił chemię, ale przede wszystkim postawił biologię
w uprzywilejowanej pozycji pisząc, że synteza związków organicznych jest niemożliwa poza żywym
organizmem. Dokonania chemików w XIX wieku, a przede wszystkim Fryderyka Wöhlera i Emila
Fishera nie tylko obaliły ten dogmat, ale zburzyły mur oddzielający chemię organiczną od
nieorganicznej. W roku 1828 Fryderyk Wöhler, po udanej syntezie mocznika, zwiÄ…zku który jest
obecny tylko w moczu zwierząt, napisał w tryumfalnym liście do Berzeliusa: do zrobienia mocznika
niekoniecznie muszę używać psa. Zatem, już na początku XIX wieku powstały podstawy do
mechanistycznego wyjaśnienia genezy życia w oparciu o czysto chemiczne zjawiska. Ale w tym
czasie walczono z teorią samorództwa, która była strywializowaną koncepcją arystotelesowskiej
czasie walczono z teorią samorództwa, która była strywializowaną koncepcją arystotelesowskiej
tezy Generatio spontanea. Udało się to Ludwikowi Pasteurowi, który wygrał wojnę na probówki
i retorty w 1862 roku. Ludwik Pasteur obalając teorię samorodnego powstawania życia ustanowił
nowy dogmat, omne vivum ex vivo, który wykluczał możliwość spontanicznego powstania życia
z materii nieożywionej.
7
1828 Fryderyk WQ
hler (1800-1882)
List Wöhler a do Berzeliusa (22 luty 1828)
 Ja mogę otrzymać mocznik z cyjanianu srebra
(AgCNO) i amoniaku, nie potrzebujÄ™ do tego
ani nerek, ani też zgoła jakiegokolwiek
zwierzęcia
zwierzęcia
Był to koniec pojęcia  Siły życiowej (vis vitalis)
w chemii organicznej.
AgOCN + NH4Cl NH4OCN + AgCl
NH2
NH OCN
NH4OCN
O
O
"
"
"
"
NH2
8
Wybrane wydarzenia z pierwszych stu lat
syntezy organicznej
" 1828 Fryderyk Wöhler Synteza mocznika
" 1845 Adolf Kolbe Synteza kwasu octowego
" 1855 Jakub Natanson Synteza fuksyny
" 1855 Jakub Natanson Synteza fuksyny
" 1856 Wilhelm H.Perkin Synteza moweiny
" 1869 Carl Liberman
Carl Gräbe Synteza alizaryny
" 1878 Adolf Baeyer Synteza indygo
" 1890 Emil Fischer Synteza glukozy
" 1901 Richard Willstätter Synteza tropinonu
" 1903 Gustav Komppa Synteza kamfory
" 1903 Gustav Komppa Synteza kamfory
" 1909 Paul Friedländer Synteza purpury tyryjskiej
" 1917 Robert Robinson Synteza tropinonu
" 1929 Hans Fischer Synteza hemu
9
Me
O OH
O
O
H2N NH2
OH
HOHO
OH
OH
Kwas octowy
Mocznik
Glukoza
Wohler, 1828 Kolbe, 1845
Me
Fischer, 1890
Me OH
Terpinol
Me
N
N
Perkin, 1904
Perkin, 1904
O
N N
O
+
Fe
Tropinon
Kamfora
N N
Hem
Willstätter, 1901
Komppa, 1903
Fischer, 1929
Robinson, 1917
OH
HOOC COOH
HOOC COOH
OH
OH
HO
O
Me
N Me
+
Equilenina
_
H
Cl
Bachmann, 1939
H
Chlorowodorek pirydoksyny
HO
Folkers, 1939
10
1856 William H. Perkin (1838-1907)
Moweina
+
Me N Me
Cl-
C6H5
6 5
H N N N
H2N N N
H
Me
Moweina
11
12
1878 Adolf von Baeyer (1835-1917)
Synteza Indygo
13
14
INDYGO
Teraz odrobina chemii, o tym, jak związki występujące w
roślinach są przekształcane w indygo&
HO OH
HO OH
OH
O OH
O
enzym
OH
N N
HO O
H H
Indican
Indoxyl
OH
O
Indoxyl-b-D-glucopyranoside
O
O
O H
O H
O
N
utlenianie
N O
H
N
O
HO
H O
Indygo
15
OH O
CHO
NaOH
NaOH
O
CH3CO2CH3
+
+
rozcieńczony
NO2
NO2
H O
O
N
N
N
O H
16
1909 Paul Friedländer (1857-1923)
Purpura tyryjska
O H
Br
N
N
Br
H O
SO3- K+
O
O
enzymy
O
O
światło
N
N
Br
Br
Br
Br
utlenianie
utlenianie
H
H
tlen
O H
Br
N
N
Br
17
H O
Z 16 000 ślimaków
Murex brandaris
otrzymywano około
1 grama barwnika
18
19
O
NOH
HO
HC
CHO
NO2
NO2
NO2
aceton
HBr
Na3PO4
Na3PO4
NaNO
NaNO2
NH2
Br
Br
Sachs i Kempf (1903)
O H
Br
N
NaOH
lub Na2CO3
N
Br
H O
20
1901 Richard Willstätter (1872-1942)
Synteza Tropinonu
H3C
N
N
O
Tropinon
21
1. MeI 1. Br2
NH2OH
Na/EtOH
Br
2. AgOH
O
NOH Br
NH2
chinolina
(CH3)2N
Br
Br
Br
1. HBr
chinolina
1. Br2
Me2NH
1,4 addycja
1,6 addycja
Br
Na/EtOH
(CH3)2N
:
(CH3)2N :
Br2 Br
Br
Cl
NaOH
+
+ Met+ Cl-
+
Me2
N Me2
N
Me2
N
"
"
"
"
"
"
"
"
-HBr
-HBr
Br
Br
Br
"
"
"
130o "
-MeCl
[O]
HBr
H2O
O
Me N
OH Br
Me N Me N Me N
CrO3 / H+
H+
Y = 0.75%
22
H3C
N
H3C
N
COOMe
OH
OCOPh
OOC Ph
H3C
H3C
N
N
Kokaina
Atropina
O
Tropinon
H3C
N
H3C
N
COOH
OH
OH
O
O
OH
OOC Ph
Skopolamina
Ecgonine
23
1917 sir Robert Robinson (1886-1975)
H3C
N
O
Tropinon
CHO
Me
H2N Me
O
O
NMe
+ +
Me
CHO
24
Inter- and Intra Molecular Mannich Reactions
Me
CO2H
N
CHO
Me
O
+ +
NH2
CHO
CO H
CO2H
O
OH
OH
CHO
+
Me
Me
N Me
N
N Me
+
NH2
H
CHO
OH
CHO
OH
-H O
-H2O
Me
+
N
N Me
CHO
OH
Synteza Tropinonu
Robinson R. J.Chem.Soc. 1917, 111, 782-788
25
Me
CO2H Me
N
+
+
N
CO2H
N Me
-H+
H+
OH
CO2H
+
O
OH
OH
CO2H
CO2H
CO2H OH
CO2H OH
CO2H
-H+
Me
N Me
N
CO2H
HCl
-CO2
O
O
HO C
HO2C
42%
O
26
1929 Hans Fischer (1881-1945)
hemoglobina, bilirubina, chlorofil
CH3
CH3
OH HO
H3C
H3C
N
N
N
N
Fe
N
N
N
N
CH3
H3C
H3C
CH3
CO2H
HO2C
HO2C
CO2H
Bilirubina
Hemoglobina
27
Chlorofil
Me
Me
Mg
Me
Me
Me
Me
Me
O
O
MeO C
MeO2C
Chlorofil
O O Me Me
Me
28
Robert Burns Woodward
29
E.J. Corey
30
K.C. Nicolaou
Matthew J. Campbell and Jeffrey S. Johnson M. Kevin Brown and E. J. Corey Org. Lett., 2010, 12
J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (30), 10370 10371 (1),172 175
Chao Du, Liqi Li, Ying Li, Zhixiang Xie, Angewandte K. C. Nicolaou, David Sarlah, T. Robert Wu,
Chemie International Edition, 2009, 48 (49), 9211 Weiqiang Zhan, Angewandte Chemie International
Edition 2009, 48, 37, 6870-6874
31