1.Общая методология тонкого органического синтеза

Тонкий органический синтез как метод подразумевает использование более простых веществ для получения сложных органических соединений. Ориентация разрабатываемой схемы на промышленное производство требует дополнительной доработки с учетом безопасности и экономической обоснованности процесса. В основу выбора должны быть положены знания о механизмах химических реакций, свойствах используемых соединений и рациональных методах их очистки. Обычно синтез сводится к решению 4-ех главных проблем: 1) выбор источника сырья; 2) разработка химической схемы синтеза; 3) выбор метода очистки целевого соединения; 4) идентификация целевого соединения.

1. Источники сырья

Одним из определяющих моментов в синтезе является правильный выбор источника сырья. Наиболее важными источниками сырья являются продукты первичной переработки угля, нефти и природного газа. Так, при химической переработке угля получают ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, нафталин) и оксиды углерода. При крекинге и риформинге нефти получают алифатические, ациклические, ароматические и гетероциклические углеводороды, из природного газа – метан, этан, пропан, бутан и др. высшие парафины.

Бензол

Толуол

Ксилолы

Арены

↑

Циклоалканы

↑ Метан - Ацетилен

Этан - Этилхлорид

Нефть → Алканы → Изобутан

Оксид углерода, водород

↓

Алкены → Бутадиен, Синтетические

каучуки

↓

Этилен	Пропилен	Бутены
Полиэтилен	Изопропиловый спирт	Бутанол-2
Винилхлорид	Изопропилбензол	Метилэтилкетон
Этанол	Акрилонитрил	Трет-бутиловый спирт
Этиленоксид	Ацетон, Акролеин

Некоторые из многочисленных продуктов, получаемые из нефти.

Последующие превращения первичных продуктов угле-, нефте- и газопереработки приводят к таким веществам как спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, кислоты. Очень важный вклад в сырьевую базу внесло производство синтез-газа, из которого получают метанол, высшие углеводороды (Ситез Фишера-Тропша). Из монооксида углерода получают фосген, муравьиную кислоту; из метана – цианововодородную кислоту, сероуглерод и хлорпроизводные.

Многие синтезы соединений – предшественников основаны на использовании ацетилена, который в свою очередь получают из дикарбида кальция, термоокислительным пиролизом метана или крекингом углеводородов жидких фракций нефти.

Более сложные исходные соединения получают переработкой сельскохозяйственного, лесохимического и микробиологического сырья (жиры, масла, крахмал, белки и т.д.). Доступность и стоимость одного и того же вида сырья может меняться с течением времени вследствие разных причин, поэтому при разработке новых синтезов важно учитывать прогнозы по производству соединений-предшественников.

На биологическом сырье стоит особо остановиться – оно является единственным источником, представляющим в распоряжении химика-синтетика оптически активные вещества. Одним из важнейших оптически активных веществ является глюкоза, которая образуется в растениях и аутотрофных микроорганизмах путем восстановления СО₂. Из глюкозы в результате различных ферментативных превращений образуются несколько типов универсальных биосинтетических единиц, из которых в процессе ряда последовательных катализируемых ферментами реакций формируются углеродные скелеты большинства природных соединений. Эти взаимосвязанные последовательности метаболических превращений составляют основу биосинтетической классификации, согласно которой все природные соединения несколько произвольно подразделяются на 2 основные группы – первичные и вторичные метаболиты.

К первичным метаболитам относят: а) продукты общего метаболизма; б) вещества, широко распространенные в растениях, животных и микроорганизмах, например, аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды, липиды.

Вторичными метаболитами являются: а) продукты специализированных путей биосинтеза; б) соединения, образующиеся из первичных метаболитов; в) вещества, имеющие ограниченную сферу распространения, главным образом в растениях и микроорганизмах, например, алкалоиды, терпены, фенолы, олигосахариды, флаваноиды, антибиотики.

В основу этой классификации положены, в первую очередь, биогенетические соображения и лишь в меньшей степени биохимические функции рассматриваемых соединений.

Таким образом, опираясь на все многообразие первичных метаболитов возможно развитие синтеза соединений высшего порядка, как правило, обладающих неординарными свойствами по отношению к живым организмам и растениям (рапс-брассинолиды-бутон-эпин).