Konstrukcje i transformacje molekuł w chemii organicznej

nieobowiązkowe

Planowanie konstrukcji cząsteczek złożonych: Synteza liniowa i zbieżna. Pojęcie syntonów, bloków budulcowych. Zasady strategii syntetycznej. Grupy ochronne w syntezie organicznej – wybór czy konieczność?

Wybrane zagadnienia stereochemii w syntezie organicznej: przypomnienie definicji pojęć:

chiralność, enancjomery, diastereoizomery, reakcje selektywne i specyficzne, reakcje stereoselektywne i stereospecyficzne, synteza asymetryczna i indukcja asymetryczna.

Znaczenie stereoizomerów w przyrodzie. Stereochemia reakcji eliminacji, addycji i cykloaddycji. Przykłady syntez regio- i stereoselektywnych.

Uwagi wstępne o klasycznych i nowych metodach budowy szkieletu węglowego: Reakcje stechiometryczne a procesy katalizowane. Zastosowanie związków metalo- i metaloidoorganicznych, związków fosforoorganicznych (reakcje Wittiga, Mitsunobu) oraz organicznych związków siarki. Zamykanie i otwieranie pierścieni (na przykład w wyniku reakcji metatezy).

Aspekty ekologiczne – procesy z wykorzystaniem metod, rozpuszczalników i reagentów przyjaznych dla środowiska. Syntezy w cieczach jonowych, syntezy z wykorzystaniem rozpuszczalników w stanie nadkrytycznym, syntezy fotochemiczne w ciele stałym, syntezy w wodzie i w fazie gazowej. Uwagi wstępne o metodach katalitycznych i organokatalitycznych. Biotransformacje z wykorzystaniem mikroorganizmów i enzymów immobilizowanych. Syntezy ciągłe w reaktorach przepływowych. Rola i znaczenie metod analitycznych w kontroli procesów w skali laboratoryjne j i przemysłowej.

w sali

Wykład ma na celu rozszerzenie wiadomości o metodach konstrukcji i transfromacji związkówł organicznych ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień związanych ze świadomym planowaniem struktury przestrzennej molekuł.

Narzędzia do konstrukcji i transformacji molekuł:

Tworzenie wiązań węgiel-wodór: addycje do wiązań C=C, addycje do wiązań C=O, aspekty stereochemiczne, wodorowanie homogeniczne, enancjoselektywne hydrosililowanie.

Addycje do wiązań C=N, wodorowanie i asymetryczne przeniesienie wodoru w cząsteczkach imin, hydrosililowanie imin, 1,4-dihydropirydyny jako reduktory imin, redukcje eterów oksymów.

Tworzenie wiązań węgiel-tlen: formalna addycja atomu tlenu do cząsteczki alkenu, epoksydacje Katsuki-Sharplessa, epoksydacja Jacobsena, epoksydacja Julia-Colonny alkenów zaktywowanych, stereoselektywna dihydroksylacja.

Tworzenie wiązań węgiel-azot: stereoselektywne azyrydynowanie i tosyloazyrydynowanie alkenów.

Addycje do wiązania olefinowego: stereokontrolowana addycja reagentów typu H-Y, nukleofilowa addycja heteroatomów do olefin, α-funkcjonalizacja związków karbonylowych.

Tworzenie wiązań węgiel-węgiel: alkilowanie enolanów kontrolowane chiralną grupą wspomagającą, katalityczne alkilowanie enolanów. Stereokontrolowane reakcje aldolowe, organokataliza z użyciem pochodnych aminokwasów, moczników i tiomoczników. Addycja nukleofilowa do grup karbonylowych: nukleofili węglowych sp3, sp2 oraz sp, nukleofili allilowych; propargilowanie i alkenylowanie grup karbonylowych, addycje stabilizowanych karboanionów, stereoselektywne cyjanosililowanie.

Addycje do wiązań C=N: reakcja Mannicha i Streckera, addycje nukleofili węglowych sp3, sp2 oraz sp.

Reakcje sprzęgania katalizowane π-allilowymi kompleksami metali przejściowych.

Katalityczna aktywacja wiązań C-H.

Przegrupowania sigmatropowe: stereokontrolowane przegrupowanie Claisena, Cope’a oraz reakcje enowe. Enancjoselektywna reakcja Stettera. Reakcja Baylisa-Hillmana i procesy pokrewne.

Aromatyczne podstawienie elektrofilowe i nukleofilowe. Zastępcze podstawienie wodoru w związkach aromatycznych.

Procesy cyklizacji: Reakcje cykloaddycji; reakcja Dielsa-Aldera i hetero-Dielsa-Aldera i ich kontrola stereochemiczna. Enancjoselektywna [3+2] cykloaddycja, cyklopropanowanie Simmonsa-Smitha. Złożone procesy pseudocykloaddycji, reakcje multikomponentowe.

Procesy karbo- i heterocyklizacji: wewnątrzcząsteczkowa addycja Michaela, annulacja Robinsona, reakcja Pausona-Khanda.

Cyklizacje katalizowane komplekasami rodu. Enancjoselektywna reakcja Hecka, reakcja Nazarova, cyklizacje Picteta-Spenglera – aspekty stereochemiczne. Enancjoselektywne procesy metatezy.

1. John McMurry, Chemia Organiczna, PWN Warszawa 2000, tom 1 i 2

2. Jacek Skarżewski, Wprowadzenie do Syntezy Organicznej, PWN Warszawa, Łódź 1999

3. Robert T. Morrison, Robert N. Boyd, Chemia Organiczna, PWN Warszawa 1997

4. Jacek Gawroński, Krystyna Gawrońska, Stereochemia w Syntezie Organicznej, PWN

Warszawa 1988

5. Przemysław Mastalerz, Chemia Organiczna, PWN Warszawa 1984

6. Robert M. Silverstein, Francis X. Webster, David J. Kiemle, Spektroskopowe metody

identyfikacji związków organicznych, PWN Warszawa 2007

7. Richard C. Larock, Comprehensive Organic Transformations, Wiley VCH, 1999

8. Michael B. Smith, Jerry March, March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, Wiley-Interscience, 2007

Spodziewane jest pogłębienie wiadomości o nowoczesnych metodach konstrukcji i transformacji molekuł organicznych ze szczególnym uwzględnieniem aspektów stereochemicznych.

Egzamin pisemny na ocenę.

Nie są przewidywane.