Курс лекций читает доцент Дядченко Виктор Прохорович

Спецкурс 'Введение в стереоселективный синтез' предназначен для студентов, специализирующихся на кафедре органической химии Химического факультета МГУ. Этот курс углубляет знания студентов по стереохимии, полученные при изучении базового курса органической химии, и знакомит студентов с подходами к синтезу соединений с заданной относительной и абсолютной конфигурацией стереогенных центров в молекуле.

1. Структурные изомеры и пространственные изомеры (стереоизомеры). Способы изображения пространственного строения молекулы: клиновидная проекция, проекции Ньюмена и Фишера. Конформации, конформеры. Конформации циклов: циклобутан, циклопентан, циклогексан. Конформеры циклогексана. Особенности конформационного поведения циклогексена и тетралина. Строение цис- и транс-декалина.

2. Два типа пространственных изомеров: энантиомеры и диастереомеры. Относительная конфигурация, двусмысленность этого понятия. Относительная конфигурация как взаимное расположение атомов (групп атомов) относительно репéра, присущего молекуле.
Хиральность. Элементы симметрии, исключающие хиральность объекта. Асимметрический атом углерода, стереогенный центр (центр хиральности). Хиральные молекулы без асимметрического атома углерода: расположение фрагментов молекулы относительно оси, плоскости, приводящее к хиральности; спиральная организация молекулы (гексагелицен). Примеры хиральных молекул с осью хиральности (аллены, спираны, производные бифенила), плоскостью хиральности (1,2- и 1,3-дизамещенные производные ферроцена, циклогексен). Построение проекций Фишера для молекул с одним и несколькими асимметрическими атомами углерода. Хиральность дизамещенных циклогексанов, статистическая ахиральность.

3. Абсолютная конфигурация как организация лигандного окружения стереогенного центра относительно внешнего репéра (наблюдателя). R,S-Система обозначений абсолютной конфигурации.

4. Способы расщепления рацематов для получения чистых энантиомеров: механическое разделение энантиоморфных кристаллов (метод Пастера), разделение через диастереомерные соединения (кристаллизация, хроматография), хроматография на хиральных носителях, биохимические методы.

5. Два типа селективности химической реакции: субстратоселективность и продуктоселективность. Региоселективные реакции. Стереоселективность реакции, отличие от стереоспецифичности. Концепция стереодифференциации.

6. Диастереоселективные реакции. Уменьшение числа стереоизомеров по сравнению с 2n при проведении реакций с высокой диастереоселективностью. Диастереомерная чистота продукта (de), методы ее определения (хроматография, спектроскопия ЯМР).

7. Концепция топных отношений (топизм). Стохастическая (флуктуационная) хиральность.  Энантиотопные атомы и группы атомов в молекуле. Прохиральность. Энантиотопные и диастереотопные стороны молекулярной плоскости. Энантиомерные и диастереомерные переходные состояния.  Кинетическое расщепление.

8. Энантиоселективные реакции с участием хиральных реагентов: энантиоселективное гидроборирование,  восстановление BINAL-H и другими хиральными производными алюмогидрида лития, энантиоселективное эпоксидирование по Шарплессу (в присутствии изопропилата титана и эфира винной кислоты). Энантиомерная чистота продукта (ee).

9. Примеры энантиоселективных реакций с участием хиральных катализаторов: ферментативное восстановление β-кетоэфиров, асимметрическое гидрирование на фосфиновых комплексах родия.

10. Диастереоселективность альдольной конденсации. Z- и E-Еноляты, модель Циммермана-Трэкслер.
Диастереоселективность в реакциях карбонильных соединений, содержащих соседний с карбонильной группой стереогенный центр. Модели Крама и Фелкина-Ана. Модель хелатирования по Краму.

11. Диастереоселективность в реакциях альдегидов с гомоенолятами лития и титана (модель Циммермана-Трэкслер).

12. Подходы к синтезу энантиомерно чистых соединений с одним и двумя стереогенными центрами: а) расщепление рацемата; б) применение энантиоселективных реакций (хиральный реагент, хиральный катализатор).

13. Два подхода к синтезу энантиомерно чистых соединений с несколькими стереогенными центрами на базе высоко диастереоселективных реакций: а) исходя из энантиомерно чистого соединения (асимметрическая индукция); б) исходя из ахирального соединения либо рацемата с последующим расщеплением рацемата на одной из стадий многостадийного синтеза.

Рекомендуемая литература

1. Э. Илиел, С. Вайлен, М. Дойл, Основы органической стереохимии, М., БИНОМ, 2007.
2. Э. Илиел, Основы стереохимии, М., Мир, 1971.
3. В.М. Потапов, Стереохимия,  М., Химия, 1988.
4. М. Ногради, Стереоселективный синтез, М., Мир, 1989.
5. Ш. Бакстон, С. Робертс, Введение в стереохимию органических соединений, М., Мир, 2005.

Программа составлена
доцентом Дядченко В. П.