ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакции циклизации из "Синтез макроциклических соединений" Независимо от того представляет ли получаемое соединение комплекс или лиганд, его можно синтезировать либо из нециклических исходных соединений посредством какой-либо реакции циклизации, либо из других макроциклических соединений. Например, макроциклический комплекс можно получить в результате темплатной реакции, из свободного лиганда и соли металла или в результате модификации другого макроциклического комплекса. Аналогично макроциклический лиганд можно выделить из его комплекса с металлом, синтезированного темплатным путем, получить из нециклических исходных или из других макроциклических лигандов. [c.24] При выборе метода синтеза следует подробно проанализировать известные (или предполагаемые) свойства получаемого соединения с точки зрения координационной химии. Такой анализ необходим потому, что значительная часть макроциклических соединений представляет собой комплексы, большинство же остальных способно к эффективному связыванию заряженных частиц. Ионы металлов, присутствующие в реакционной смеси, могут значительно влиять на ход синтеза, во многих случаях их присутствие обязательно. [c.24] Сначала обсудим проблемы, возникающие при синтезе макроциклических соединений (лигандов и комплексов) из нециклических исходных, а затем способы модификации готового макроциклического остова. Приведенный анализ облегчит выбор правильной стратегии синтеза и, как надеемся, позволит читателю в максимальной степени воспользоваться уже накопленным опытом. [c.24] Преобладающее значение для процессов циклизации имеют реакции образования связей между атомами углерода и гетероатомами. Быстрое прохождение таких реакций связано со значительной химической активностью гетероатомов, определяющейся наличием на них неподеленных пар электронов или участием таких гетероатомов в сильно полярных связях с атомами водорода и ионных связях с катионами металлов. [c.25] Образование связи между атомом углерода и гетероатомом наиболее часто происходит в результате процессов алкилирования или ацилирования атомов азота, серы или кислорода. Для азотсодержащих макроциклов важное значение имеют также реакции образования оснований Шиффа. [c.25] В реакциях алкилирования в качестве нуклеофилов в основном используют алкоголяты, тиолаты и первичные амины. Связь атакующей группы с первичным атомом углерода обеспечивает минимум сте-рических препятствий. Галогенид-ионы, а также анионы метансуль-фокислоты (ОМз ) или /г-толуолсульфокислоты (ОТз-) часто являются уходящими группами. Обычно они также присоединены к первичному атому углерода, что в особенности при -механизме подавляет конкуренцию со стороны реакции отщепления. [c.25] Для проведения ацилирования наиболее часто применяют хлор-ангидриды карбоновых кислот. Высокий положительный заряд на атоме углерода позволяет ацилировать даже не очень активные соединения, содержащие, например, вторичные аминогруппы, соединенные с двумя электронно-акцепторными заместителями. [c.25] Желательно повышение активности хотя бы одного из конденсируемых реагентов, поскольку оно позволяет использовать в качестве второго компонента большее количество соединений. [c.26] Такие побочные процессы невозможно использовать для синтеза модифицированных макроциклов, поскольку в результате реакции образуется смесь продуктов. Чаш,е всего остерегаться подобных процессов приходится тогда, когда валентность хотя бы одного из гетероатомов, входящих в состав макроцикла, больше двух или в том случае, когда в молекулах конденсируемых соединений присутствуют дополнительные функциональные группы. [c.27] В ходе получения макроциклических соединений могут происходить и другие побочные процессы, непосредственно не связанные с реакцией циклизации. Такие процессы имеют узкоспецифический характер и связаны лишь со свойствами исходных веществ, полупродуктов или продуктов данной конкретной реакции. [c.27] Рассмотрим приемы, позволяющие устранить или уменьшить побочные процессы, которые в большей или меньшей степени присущи всем реакциям циклизации. [c.27] Возможность попутного образования в реакциях циклизации многочисленных линейных и разветвленных олигомеров, а также одновременное прохождение конденсаций [1 -г 1], [2 + 2] и [3 Ч- 3] вызвали необходимость разработки специальных методов, призванных обеспечить преобладающее образование целевого продукта. К ним относятся 1) метод темплатных реакций, 2) метод высокого разбавления, 3) конформационный контроль реакции. [c.27] В некоторых случаях наилучшие результаты достигаются при совместном их применении. [c.27] Темплатные синтезы ...всегда представляют собой превращения, в которых по сути атом металла (непосредственно в виде определенного, в том числе и нулевого заряда, иона или в виде комплекса, содержащего выгодные для реакции свободные или занятые лигандами позиции), обладающий необходимой стереохимией и электронным состоянием (строением), играет роль агента, направляющего реакцию по заданному или преимущественно по заданному руслу [79, с. 147]. Ориентируя и активируя за счет комплексообразования молекулы конденсируемых веществ, ион металла выполняет роль своеобразной матрицы, определяющей строение образующегося соединения. Можно выделить две разновидности темплатного эффекта. В том случае, когда ион металла ускоряет протекание тех или иных стадий реакции, способствуя образованию конечного продукта, принято говорить о кинетическом темплатном эффекте. Если роль иона металла заключается в смещении равновесия за счет связывания образующегося продукта, это классифицируется как термодинамический темплатный эффект. Конечный результат в обоих случаях одинаков добавка темплатного агента позволяет получить соединение, которое без такой добавки не образуется или образуется с более низким выходом. Следовательно, роль иона металла состоит не только и не столько в прямом подавлении побочных процессов, сколько в направлении реакции по выгодному для него пути. В случае термодинамического темплатного эффекта синтезируемое соединение представляет собой весьма прочный комплекс. При кинетическом темплатном эффекте может наблюдаться выделение свободного органического макроциклического соединения. Иными словами, ион металла, выполнив функции активирования и ориентации конденсирующихся групп А и В (уравнение (2.1)), может выйти из макроциклического окружения и снова координировать исходные вещества (кинетический темплатный эффект) или остаться внутри полости макроцикла (термодинамический темплатный эффект). [c.28] Ион металла в темплатном синтезе выполняет роль манекена , на котором собирается макроциклическая одежда металла. Естественно, что для такой сборки необходимо, чтобы ион металла имел определенные размеры, соответствующие размерам полости макроцикла, и электронные характеристики, обеспечивающие образование достаточно прочных связей ион металла — донорный атом за счет а-, л-донорного и, возможно, л-дативного взаимодействия. [c.28] Органические соединения, получаемые темплатным методом, в большинстве случаев проявляют выраженную способность к комплек-сообразованию. Появление одного из наиболее интересных свойств макроциклических лигандов — способности к образованию прочных комплексов — заложено в них самой природой этого метода синтеза. [c.28] Можно получить также комплекс Ni (TRI) , содержащий ион никеля в октаэдрическом окружении (см. с. 104). [c.29] Образованию комплексов с 12-членным лигандом способствуют также меньшие размеры иона NF+ (см. табл. 1.1). [c.29] Из приведенного примера видно, что замена одного темплатного иона на другой может приводить к получению продуктов различного состава. Часто характер происходящих при этом изменений почти непредсказуем. Образование комплексов с одним и тем же лигандом обычно наблюдается в том случае, когда оба темплатных иона имеют одинаковые заряды, близкие размеры и склонны к образованию комплексов со сходной геометрией координационного узла. [c.29] Обратная реакция не наблюдается даже при больших избытках путресцина. [c.30] Вернуться к основной статье