- Metodologías
en la elaboración de un plan de
síntesis - Ejemplos de
síntesis - Simetría,
selectividad y control - Síntesis
de moléculas polifuncionales - Problemas
propuestos - Bibliografía
CAPÍTULO 2
Generalidades
Uno de los desafíos más
importantes para el químico, es la preparación de
moléculas orgánicas conocidas o no. Debido a la
relativa complejidad de las mismas, su síntesis eficiente (construcción,
preparación, obtención, etc.) requiere (salvo en casos
muy simples) de varias etapas, cada una de las cuales usa
reacciones químicas que
llevan específicamente a una estructura.
Las motivaciones, que llevan a sintetizar
compuestos orgánicos, son
diversas, de entre las cuales se puede resaltar las
siguientes:
Por el desafío cognitivo que implica
la labor de encarar una síntesis.
Para confirmar la estructura y/o
estereoquímica propuesta para un producto natural.
Obtener cantidades importantes de un
producto natural que se aísla en pequeñas cantidades o
cuya fuente natural es de difícil renovación (caso de
la quinina, taxol, etc.).
Realizar estudios detallados de actividad
biológica, muy utilizados en la industria
farmacéutica.
Para obtener una nueva estructura a la que
teóricamente se le predicen determinadas
propiedades/actividades (muy usado en el diseño de nuevos
fármacos, polímeros, etc.)
El objetivo en cualquier
síntesis es obtener el producto (molécula objetivo)
(MOb) en forma pura por el procedimiento más eficiente
y conveniente posible.
Si el proceso de síntesis
será utilizado comercialmente también se deberá
considerar el costo de los reactivos y los
residuos y efluentes que deberán descartarse.
El esquema de síntesis o "ruta de
síntesis", debe tener el menor número de pasos
posibles, ya que el rendimiento total cae rápidamente a
medida que aumenta el número de pasos o etapas. La secuencia
de reacciones que se use en una síntesis puede ser lineal o
convergente.
Síntesis lineal:
Rendimiento total: R = 0.907 x 100 =
47.8%
Síntesis convergente:
Sin duda que la estrategia convergente es la
más eficiente. En la práctica el esquema convergente
·puro· no siempre es aplicable y es más común
usar una combinación de ambas estrategias.
La síntesis total de un compuesto
orgánico requeriría partir de los elementos que lo
componen. Sin embargo a partir de ellos se puede obtener
compuestos orgánicos simples como la úrea, el metano, metanol, acetileno,
ácido acético, etanol y así siguiendo se puede ir
construyendo estructuras cada vez más
complejas. No obstante esto no es práctico ni necesario ya
que existen una gran cantidad de compuestos orgánicos que
están disponibles comercialmente o son asequibles
económicamente y se puede usar éstos como materiales de partida.
Estrictamente hablando todos ellos derivan de los elementos o
pueden derivarse de ellos, así que cualquier síntesis
que se encare a partir de esas materias primas es "formalmente"
una síntesis total.
La metodología para encarar una
síntesis exitosa ha ido cambiando con el transcurrir del
tiempo y el desarrollo de la misma
química como ciencia, de ahí que se
conocen, las siguientes:
Metodología de la "asociación
directa"
Metodología de la "aproximación
intermedia"
Metodología del "análisis
lógico"
La metodología de la asociación
directa, fue la que llevó en el siglo XIX y principios del XX a la
obtención de muchas moléculas de interés, como el (.terpineol
(Perkin 1904), alcanfor (Komppa 1903 y Perkin 1904, tropinona (
Robinsón 1917). En esta metodología, se reconoce
directamente en la estructura de la molécula objetivo (MOb),
una serie de subestructuras o unidades, que puedan ser colocados
apropiadamente en la estructura de la molécula objetivo o
precursora, empleando reacciones conocidas. Generalmente se
tiende a que los grupos se inserten en un solo
paso, lo que exige del químico conocimientos bastos sobre
reacciones orgánicas y ante todo mucha experiencia en
síntesis, para poder asociar una
reacción específica al objetivo de ubicar la
subestructura en el lugar deseado.
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