Po raz pierwszy - nowoczesna preparatyka organiczna i podręcznik w jednym tomie!

Obszerny, doskonale zilustrowany ćwiczeniami podręcznik współczesnej chemii organicznej. Powstał na podstawie wykładów i ćwiczeń prowadzonych przez autorów na Wydziale Chemii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Obejmuje większość nowych, ważnych i prawie dotychczas nieobecnych w polskiej literaturze metod syntezy organicznej stosowanych w laboratoriach naukowo-badawczych i przemyśle.

Są wśród nich:
• stereoselektywne reakcje utleniania i redukcji,
• reakcje tworzenia wiązań węgiel-węgiel,
• reakcje katalozowane enzymami, opracowane przez czołowych chemików organików naszych czasów, m.in. E.J. Coreya, K.B. Sharplessa, E.N. Jacobsena, H.C. Browna, R.H. Grubbsa.

Szczególną zaletą podręcznika jest opis:
• eksperymentów z zakresu modelowania molekularnego,
• licznych aspektów stereochemii,
• problematyki "zielonej" chemii organicznej,
• niekonwencjonalnych technik preparatyki organicznej,
• przystępny i klarowny opis ponad 150 eksperymentów, obejmujący część teoretyczną wraz z aktualną literaturą przedmiotu oraz część eksperymentalną ze wskazówkami pomocnymi w jej realizacji.

W doborze eksperymentów uwzględniono m.in.:
• ramy czasowe zajęć laboratoryjnych,
• bezpieczeństwo wykonującego ćwiczenie,
• wyposażenie uczelnianych laboratoriów w sprzęt i aparaturę,
• dostęp do odczynników.

Książka jest adresowana do studentów, doktorantów i młodszych pracowników nauki wydziałów chemicznych i technologii chemicznych uniwersytetów, politechnik, akademii rolniczych oraz wydziałów farmacji.

Rozdziały:

1. Selektywne tworzenie wiązań węgiel-węgiel

1.1. Reakcja Dielsa-Aldera 1
Reakcja cyklopentadienu z bezwodnikiem maleinowym 9
Otrzymywanie bezwodnika 1,4-etano-2-okso-1,2,3,4-tetrahydronaftaleno-9,10-endo-dikarboksylowego 9
Diastereoselektywna addycja (–)-fumaranu dimentylu do antracenu 9

1.2. Reakcja aldolowa 11
Regioselektywna reakcja aldolowa kontrolowana termodynamicznie 19
Asymetryczna, diastereoselektywna, bezpośrednia reakcja aldolowa z użyciem chiralnego propionoamidu 19
Enancjoselektywna reakcja aldolowa katalizowana zasadą Lewisa 20
Reakcja aldolowa w roztworze wodnym 22

1.3. Reakcje Wittiga i Hornera-Wadswortha-Emmonsa 24
D-Glicero-D-galaktoheptanian tert-butylu z D-arabinozy 28

1.4. Asymetryczna addycja Michaela 29
Addycja (S)-α-metylobenzyloaminy do kwasu p-metoksy-trans-benzoiloakrylowego 34
Diastereoselektywna synteza (1R)-3-(1-metylo-2-oksocykloheksylo) propionianu metylu 35

1.5. Przegrupowania [3,3]sigmatropowe 36
Synteza niekodowanych aminokwasów 44
Przegrupowanie kwasu 5,6-O-izopropylideno-2-O-E-krotylo-3-O-metylo-L-askorbinowego 47
Przegrupowanie Claisena katalizowane chlorkiem glinu(III) 47
Asymetryczne O-i C-alkilowanie fenolu 47
Synteza analogu kaliksarenu z makrocyklicznego eteru 48

1.6. Reakcja Hecka 50
Pochodne kwasu cynamonowego 56
Chemo- i stereoselektywna synteza estru metylowego kwasu 2-acetamido-o-bromocynamonowego 56
(E)-Stilben w reakcji winylowania Hecka 57
Otrzymywanie regioizomerów-2-fenylodihydrofuranu 58

1.7. Reakcja Suzuki 59
Ester metylowy kwasu 4-(1-naftylo)benzoesowego 63
Sprzęganie halogenków arylowych z kwasem fenyloboronowym 64

1.8. Metateza olefin (alkenów) 66
Polimeryzacja połączona z metatetycznym otwarciem pierścienia (ROMP) 77
Metateza krzyżowa (CM). Ester metylowy kwasu 4-chlorocynamonowego 78
Metatetyczne zamknięcie pierścienia (RCM) 78
Reakcja RCM z następczym uwodornieniem 82

1.9. Zastępcza nukleofilowa substytucja wodoru w związkach aromatycznych 84
Sulfon (5-chloro-2-nitrofenylo)metylofenylowy 86
Ester etylowy kwasu (5-chloro-2-nitrofenylo)octowego 86

2. Selektywne tworzenie wiązań węgiel-heteroatom

2.1. Asymetryczne epoksydowanie alkoholi allilowych metodą Sharplessa 87
(2S,3S)-2,3-Epoksy-3-fenylopropan-1-ol 94
(R)-4-Nitrobenzoesan glicydolu 94

2.2. Asymetryczne epoksydowanie Z-alkenów oraz kinetyczny rozdział epoksydów metodą Jacobsena 96
(1S,2R)-cis-1-Aminoindan-2-ol 108
Hydrolityczny rozdział kinetyczny (HKR) racemicznej epichlorohydryny na (R)-3-chloropropano-1,2-diol i (S)-epichlorohydrynę 110
(R)-3-Bromopropano-1,2-diol 110
(R)-Glicydol z (R)-3-chloro- lub (R)-3-bromopropano-1,2-diolu 111
(R)-Tlenek styrenu 111

2.3. Asymetryczne dihydroksylowanie alkenów 114
(1R,2R)-1,2-Difenyloetano-1,2-diol 119
(1R,2R)-1-Fenylocykloheksano-cis-1,2-diol 119
(1R,2S)-trans-2-Fenylocykloheksan-1-ol (chiralny pomocnik Whitesella) 120
(2S,3R)-2,3-Dihydroksy-3-fenylopropionian metylu 120
(3R,4R)-1,4-Difenylo-3,4-dihydroksybut-1-en 120

2.4. Asymetryczne aminohydroksylowanie alkenów 122
Asymetryczne aminohydroksylowanie alkenów przy użyciu
N-bromoacetamidu 130
(2S,3R)-N-Benzoilofenyloizoseryna – łańcuch boczny taksolu 131
Otrzymywanie N-tosyloaminoalkoholi w wyniku aminohydroksylowania alkenów przy użyciu chloraminy T 132

2.5. Synteza alkoholi lub amin poprzez hydroborowanie alkenów 133
(–)-Izopinokamfeol z (+)-α-pinenu 135

2.6. Reakcja Mitsunobu 136
3’-Azydo-3’-deoksytymidyna (AZT) 142
(8R,9R)-9-Amino-9-deoksyepidihydrocynchonina 143
2-(R)-Neomentol 144

2.7. Arylowanie amin 145
Międzycząsteczkowe arylowanie amin pierwszorzędowych 153
Wewnątrzcząsteczkowe arylowanie amidów: (S)-2-metoksykarbonylo-N-acetyloindolina 155

2.8. Synteza eterów diarylowych 157
Synteza eterów diarylowych przy użyciu (CuOTf)2 161
Synteza eterów diarylowych przy użyciu Cu(OAc)2 164
Synteza eterów diarylowych przy użyciu kompleksów palladu 166

3. Selektywne reakcje redukcji i uwodornienia

3.1. Asymetryczna redukcja ketonów metodą CBS 168
Enancjoselektywna synteza (R)-fluoksetyny (prozacTM) 179
Asymetryczna synteza (R)-1-fenyloetanolu z generowaniem in situ chiralnego reduktora 181
Asymetryczna synteza 1-(4-bromofenylo)etanolu z wytwarzaniem in situ boranu 181

3.2. Enancjoselektywne transferowe uwodornienie ketonów 183
(R)-1-Fenyloetanol 184

3.3. Selektywna redukcja enonów 185
1,3-Difenylo-3-hydroksyprop-1-en 186
1,3-Difenylo-3-propan-1-on 186

3.4. Asymetryczne uwodornienie enamidów 187
Enancjoselektywne uwodornienie enamidów 195
Ester metylowy (S)-N-acetylo-(2-bromofenylo)alaniny 197

4. Kataliza asymetryczna aminokwasami i ich pochodnymi

4.1. Asymetryczna reakcja aldolowa katalizowana L-proliną 200
Asymetryczna synteza aldoli anti-8 z acetonu 207
Asymetryczna synteza aldoli anti-9 z hydroksyacetonu 207
Katalityczna asymetryczna annulacja Robinsona. Synteza ketonu Wielanda-Mieschera 208

4.2. Asymetryczna reakcja Mannicha 210
Otrzymywanie zasad Mannicha z acetonu 214
Otrzymywanie zasad Mannicha z hydroksyacetonu 215

4.3. Reakcja Dielsa-Aldera katalizowana pochodnymi L-fenyloalaniny 217
Asymetryczna reakcja Dielsa-Aldera katalizowana chlorowodorkiem (5S)-5-benzylo-2,2,3-trimetyloimidazolid-4-onu 220

5. Biokataliza w syntezie asymetrycznej

5.1. Redukcje z użyciem drożdży piekarskich 230
(S)-(+)-3-Hydroksybutanian etylu (metoda fermentacyjna) 234
(S)-(+)-3-Hydroksybutanian etylu (metoda w rozpuszczalniku
organicznym) 234
(R)-2-Hydroksy-4-fenylobutanian etylu 235
1-Amino-3-nitrobenzen lub 1-amino-3-jodobenzen 235

5.2. Reakcje utleniania-redukcji katalizowane dehydrogenazami 237
Redukcja soli potasowej kwasu (E)-2-okso-4-fenylobut-3-enowego za pomocą dehydrogenazy L-mleczanowej 243
Asymetryczne redukcyjne aminowanie α-oksokwasów katalizowane dehydrogenazą. Synteza L-tert-butyloleucyny 243

5.3. Rozdziały kinetyczne i desymetryzacje katalizowane lipazami 245
Rozdział kinetyczny racemicznego 1-fenyloetanolu na (S)-1-fenyloetanol i octan (R)-1-fenyloetanolu 251
Rozdział kinetyczny racemicznego octanu 1-fenyloetylu na octan (S)-1-fenyloetylu i (R)-1-fenyloetanol 251
(1R,2S) i (1S,2R)-trans-2-Fenylocykloheksanole (chiralne pomocniki Whitesella) 252
Kwas (1R,2S)-2-metoksykarbonylocykloheks-4-eno-1-karboksylowy 253

5.4. Chemoenzymatyczna synteza aspartamu 255
Chemoenzymatyczna synteza α-L-aspartylo-L-fenyloalaninianu metylu
(aspartamu) 258

6. Syntezy użytecznych związków chiralnych z substratów pochodzenia naturalnego
6.1. L-Walinol 262
6.2. (S)-1,1-Difenyloprolinol 264
6.3. L-α-Hydroksyizowalerianian metylu 267
6.4. (4R,5R)-2,2-Dimetylo-α,α,ά,ά-tetrafenylo-1,3-dioksolano-4,5-dimetanol (TADDOL) 269
6.5. (1S)-(–)-2,10-Kamforosultam 272
6.6. (R)-(–)-Karwon 274
6.7. (4S,5R)-(–)-4-Metylo-5-fenylooksazolidyn-2-on 277
6.8. Chlorowodorek (5S)-5-benzylo-2,2,3-trimetyloimidazolid-4-onu 279
6.9. (5S, 6R)-N-Propionylo-3,4,5,6-tetrahydro-2H-1,3,4-oksadiazyn-2-on 281
6.10. 1,4-Bis-(9-O-dihydrochinidynylo)ftalazyna (DHQD)2PHAL i bromek
9-O-benzylo-N-(9-antrylometylo)cynchonidyniowy 283

7. Różne techniki i metody syntezy

7.1. Kataliza przeniesienia międzyfazowego (PTC) 288
Międzyfazowe utlenianie alkoholi za pomocą NaOCl 298
Międzyfazowa reakcja Darzensa: 2-fenylo-1-etoksykarbonylooksiran 298
Asymetryczne, międzyfazowe alkilowanie zasady O’Donnella. Synteza estrów tert-butylowych α-aminokwasów 299
Asymetryczne, międzyfazowe epoksydowanie chalkonu: trans-(2S, 3R)-2,3---epoksy-1,3-difenylopropan-1-on 299

7.2. Reakcje przyspieszane promieniowaniem mikrofalowym 301
N-Ftaloiloglicyna 307
1,8-Naftalimid 307
Talidomid 308
O-Benzoilowinian dimetylu 308
Racemiczny-1,1’-bi-2-naftol 308
4,5-Difenylo-4-imidazolin-2-on 308
Bezwodnik kwasu cis,cis,cis-3,6-difenylocykloheks-4-eno-1,2-dikarboksylowego 309
Racemiczny 1-aza-7a-metylo-2,3,7,7a-tetrahydro-1H-pirolizyn-5(6H)-on 309

7.3. Reakcje bez rozpuszczalników organicznych („zielona” chemia organiczna) 310
Racemiczny 1,1’-bi-2-naftol 317
1,4-Dihydrochinoksalino-2,3-dion 317
2,3-Difenylochinoksalina 317
1,2-Difenyloetanodiol 317
Racemiczny trans-2-azydocykloheksanol 318
Racemiczny trans-2-aminocykloheksanol 318

7.4. Reakcje typu domino 319
Amidowanie aryli 326
Otrzymywanie pochodnych kannabinoidowych 326
Stereoselektywna reakcja tandemowa między związkami 1,3-dikarbonylowymi a aldehydem aromatycznym 328
Otrzymywanie pochodnych tetrahydrochromano[4,3-b]chinoliny katalizowane chlorkiem bizmutu(III) 328
Reakcje tandemowe: kondensacja aldolowa-addycja Michaela 330
2,6-Dibenzoilo-5-(4-chlorofenylo)-3-metylocykloheks-2-en-1-on 330

7.5. Reakcje wieloskładnikowe 332
Racemiczny 1-(α-piperydylobenzylo)-2-naftol 337
3,4-Dihydro-4-fenylo-5-etoksykarbonylo-6-metylopirymidyn-2(1H)-on 337
Racemiczny cis-1-acetamido-2,3-di(metoksykarbonylo)-4,6-dimetylocykloheksa-2,4-dien 337
Racemiczne 1-arylo-2-N,N-dimetyloaminoetanole 337

8. Stereochemia w syntezie organicznej

8.1. Wyodrębnianie enancjomerycznie czystego związku z racematu i określanie jego czystości enancjomerycznej 340
Rozdzielanie racemicznej α-metylobenzyloaminy na enancjomery 345
Rozdzielanie racemicznego 1-(α-aminobenzylo)-2-naftolu (zasady Betti) na enancjomery 346
Wydzielanie (R,R)-(–)- oraz (S,S)-(+)-trans-1,2-diaminocykloheksanu z mieszaniny cis- i trans-1,2-diaminocykloheksanu 346
Otrzymywanie optycznie czynnego kwasu cykloheksano-trans-1,2-dikarboksylowego 347

8.2. Rozdział racemicznego 1,1’-bi-2-naftolu na enancjomery z zastosowaniem enancjoselektywnego kompleksowania 349
(R)- i (S)-1,1’-Bi-2-naftol 350

8.3. Deracemizacja naftylowej zasady Trögera 352
Racemiczna naftylowa zasada Trögera 354
Deracemizacja 354

8.4. Oznaczanie konfiguracji absolutnej diolu metodą dichroizmu
kołowego 355
Otrzymywanie dicynamonianu z diolu 359

8.5. Związki makrocykliczne: syntezy i struktury mezo-tetrafenyloporfiryny, triangliminy kaliks[6]arenu, rezorcyno[4]arenu, [2]katenanu i
[2]rotaksanu 360
mezo-Tetrafenyloporfiryna 365
Trianglimina 368
Trianglamina 368
p-tert-Butylokaliks[6]aren 373
Kaliks[6]aren 374
C-Metylorezorcyno[4]aren 374
[2]Katenan 378
[2]Rotaksan 379

8.6. Analiza struktury przestrzennej cyklicznych cząsteczek
organicznych 380
Ilościowa metoda określania konformacji pierścieni za pomocą parametrów asymetrii 380

8.7. Modelowanie molekularne 385
Narzędzie przyszłości w rękach chemika-syntetyka 385
Metody 386
Budowa modelu 393
Wyznaczanie geometrii cząsteczki 393
Wyznaczanie niektórych właściwości fizykochemicznych cząsteczki 397
Analiza konformacyjna 400
Badanie stanów przejściowych reakcji chemicznych 401
Wizualizacja wyników modelowania 404

9. Syntezy reagentów, ligandów i katalizatorów
9.1. (4S,5S)-1,3-Dimetylo-4,5-difenylo-1-(1-piperydynylo)-1,3,2- diazafosforoamid z (1R,2R)-difenyloetanodiolu 410
(1S,2S)-1,2-Diamino-1,2-difenyloetan 410
(1S,2S)-N,N’-Dimetylo-1,2-diamino-1,2-difenyloetan – Metoda A 411
(1S,2S)-N,N’-Dimetylo-1,2-diamino-1,2-difenyloetan – Metoda B 412
9.2. (R,R)-[Et-DuPHOS(Rh)(cod)]OTf 414
9.3. (S)-MonoPhos 415
9.4. (S)-Oksazaborolidyna z (S)-1,1-difenyloprolinolu 415
9.5. Chlorek [(R,R)-N,N’-bis(3,5-di-tert-butylosalicylideno)-1,2- cykloheksanodiamino]manganu(III) 416
9.6. [(R,R)-N,N’-Bis(3,5-di-tert-butylosalicylideno)-1,2-cykloheksanodiamino]-kobalt(II) 419
9.7. (R,R)-N-(p-Toluenosulfonylo)-1,2-diaminocykloheksan 420
9.8. trans-Di(μ-acetato)-bis[o-(di-o-tolilofosfino)benzylo]dipallad(II) 420
9.9. N-Tlenek 4-(3-fenylopropylo)pirydyny(4-PPNO) 421
9.10. Kwas azotowodorowy (roztwór w benzenie) 421
9.11. N-Bromobenzamid i N-bromoacetamid 422
9.12. Wodoronadtlenek tert-butylu (TBHP) w izooktanie 423
9.13. (E)-2-Okso-4-fenylo-3-butenian potasu 423
9.14. 1-Cykloheksenyloksytrichlorosilan 424
9.15. 2-(3-Metylo-2-butenyloksy)benzaldehyd 425
9.16. 2,2’-Metylenodi-p-krezol 425
9.17. 3,3-Dialliloksypenta-1,5-dien 426
9.18. 3-Chloropropiofenon 427
9.19. 4-Fenylo-2-oksobutanian etylu 427
9.20. Racemiczny chlorooctan trans-2-fenylocykloheksanolu 428
9.21. Chlorowodorek estru metylowego L-fenyloalaniny 430
9.22. egzo,egzo-5,6-Bis(metoksykarbonylo)-7-oksabicyklo[2.2.1]hept-2-en 430
9.23. Kwas 5,6-O-izopropylideno-2-O-E-krotylo-3-O-metylo-L-askorbinowy z kwasu L-askorbinowego 431
9.24. Estry akrylowe alkoholi allilowych 433
9.25. 3,3-Dimetylo-2-oksobutanian sodu 434
9.26. (N-Difenylometyleno)glicynian tert-butylu – zasada O’Donnella 435