Download
1 / 31
320 likes | 603 Views
به نام خدا. جلسه يازدهم. فهرست مطالب: مثال هايي از نقش گروه هاي محافظ استفاده از ترکيبات آلي فلزي به عنوان گروه هاي محافظ محافظت و وارونگي قطبيت کاربرد گروه هاي محافظت کننده در سنتز پروتئين ها و مولکول هاي زيستي. اهميت شرايط انجام واکنش و مقاومت گروه محافظت شده در شرايط مختلف.
E N D
جلسه يازدهم • فهرست مطالب: • مثال هايي از نقش گروه هاي محافظ • استفاده از ترکيبات آلي فلزي به عنوان گروه هاي محافظ • محافظت و وارونگي قطبيت • کاربرد گروه هاي محافظت کننده در سنتز پروتئين ها و مولکول هاي زيستي
اهميت شرايط انجام واکنش و مقاومت گروه محافظت شده در شرايط مختلف • براي احيا اگر از روش ولف كيشنر استفاده شود، چون محيط واکنش بازي است و استال ها در محيط هاي بازي پايدارند، بنابراين فقط گروهي که محافظت نشده است احيا مي گردد. اگر براي احياء از روش کلمنسن استفاده شود، چون محيط واکنش اسيدي است، هم گروه محافظت شده و هم گروه محافظت نشده، هر دو احيا مي شوند. زيرا محيط اسيدي موجب هيدروليز استال و محافظت زدائي گرديده و کتون حاصله نيز احيا مي گردد.
استفاده از ترکيبات آلي فلزي به عنوان گروه هاي محافظ
ترکيبات فلز - کربونيل دو هسته اي کبالت تمايل زيادي به تشکيل کمپلکس با پيوندهاي سه گانه دارند. • افزايش عامل هيدروکسي ضد مارکوف نيکوف به پيوند دوگانه بدون دخالت و تخريب پيوند سه گانه انجام گرفته است.
نمونهء ديگر از فلز کربونيل ها ترکيبات آهن مي باشند که با پيوندهاي دوگانهء سيس تشکيل کمپلکس داده و آنها را محافظت مي کنند، • نكته: • اگر در ترکيب چند پيوند دوگانهء سيس وجود داشته باشد، پيوند دوگانه اي که پر استخلاف تر باشد تشکيل کمپلکس داده و محافظت مي گردد.
سيکلو بوتادي ان به دليل دارا بودن خاصيت ضد آروماتيکي ناپايدار است، ولي از طريق محافظت و تشکيل کمپلکس با ترکيبات آلي فلزي مي تواند به دام افتاده و واکنش هاي مختلف الکتروفيلي بر روي آن انجام پذيرد.
كيوبان را سنتز كنيد؟ يکي از واکنش هاي سنتزي مهم که در آن از بوتادي ان پايدار شده به وسيله کمپلکس استفاده مي شود، تهيه ترکيب كيوبان است که به عنوان ماده اوليه صنايع نظامي کاربرد دارد.
نكته: براي قرار دادن يک گروه استيل بر روي فروسن از سيستم A و براي قرار دادن دو گروه استيل از معرف هاي Bاستفاده شده است.
محافظت و وارونگي قطبيت • اتم کربن تقريبا داراي الکترونگاتيوي متوسطي مي باشد، بنابراين هنگام اتصال به اتم هاي ديگر داراي مقداري خصلت يوني مي باشد که با توجه به اختلاف الکترونگاتيويته اتم مورد نظر تعيين مي گردد. • اتم کربن در گروه کربونيل به دليل اتصال به اتم اکسيژن که داراي الکترونگاتيويته نسبتا بالائي است، داراي دانسيته بار مثبت مي باشد و به همين دليل مورد حمله گروه هاي نوکلئوفيلي قرار مي گيرد. • حال اگر اتم اکسيژن در گروه کربونيل توسط اتم هائي که داراي اربيتال خالي d با سطح انرزي مناسب مانند گوگرد جايگزين گردد، اين امکان براي کربن فراهم مي گردد که بار منفي را تحمل کند. • هنگام محافظت گروه کربونيل با دي تيول ها، به علت الکتونگاتيويته نسبتا بالاي گوگرد نسبت به اکسيژن و وجود اربيتال هاي d خالي گوگرد با سطح انرژي مناسب براي همپوشاني با کربن، هيدروژن هاي متصل به کربن کربونيلي پس از محافظت داراي خاصيت اسيدي مناسب شده که در حضور بازهاي قوي قابل جدا شدن مي باشند، و کربانيون توليد شده که در کنار دو اتم گوگرد پايداري مناسبي دارد مي تواند به عنوان نوكلئوفيل در واکنش هاي الکتروفيلي شرکت کند و براي طراحي هاي سنتزي بکار برده شود.
نمونه هايي از استفاده از تكنيك وارونگي قطبيت در سنتز تركيبات مختلف:
با استفاده از محافظت كردن گروه هاي كربونيل با دي تيول ها مي توان احياء گزينشي را در شرايط خنثي با استفاده از راني نيكل انجام داد. • در تركيب بالا احيا گروه كربونيل در شرايط خنثي انجام مي گيرد. شرايط اسيدي يا بازي مي تواند پيوندهاي استري را هيدروليز كند. احيا با استفاده از روش هاي ولف كيشنر و كلمنسن مستلزم شرايط بازي و اسيدي است كه براي مولكول هاي حساس به اين شرايط مضر مي باشد.
احياء گروه هاي كربونيل كتوني در تركيب زير بدون تغيير مولكول، با شرايط فوق ممكن مي باشد.
در تراكم بنزئين نيز نمونه اي از وارونگي قطبيت مشاهده مي گردد. كربن كربنيلي در شرايط معمولي داراي دانسيته بار مثبت مي باشد و به عنوان مركز الكتروندوست عمل نموده و متحمل واكنش هاي افزايشي مي گردد. در تراكم بنزوئين با تغييراتي روي تركيب داراي گروه كربونيل آلدئيدي، قطبيت گروه كربونيل تغيير نموده و داراي دانسيته بار منفي شده و به عنوان مركز هسته دوست عمل مي كند. در اين واكنش با افزايش نمك سيانيد به كربونيل آلدئيدي آروماتيك، به علت خاصيت كشندگي گروه سانيد، هيدروژن آلدئيدي خاصيت اسيدي پيدا كرده و قابل جداشدن مي باشد.
هنگام انجام اين واكنش روي آلدئيدهاي آروماتيك مختلف، آلدئيد داراي استخلاف هاي الكترون دهنده به عنوان آلدئيدي كه وارونگي روي آن صورت مي گيرد عمل مي كند و آلدئيد داراي گروه هاي الكترون كشنده روي حلقه به عنوان آلدئيدي كه مورد حمله كربانيون قرار مي گيردعمل مي كند.
گروه هاي آلکيلي متصل به حلقه بنزني که حداقل يک هيدروژن بنزيلي داشته باشند، در اثر قرار گرفتن در محلول قليائي پتاسيم پرمنگنات متحمل اکسايش شده و مشتقات بنزيليک اسيد را توليد مي کنند و گروه هاي عاملي که در شرايط ملايم اکسيد مي گردند نيز در اين شرايط اکسايش شديد، متحمل اکسايش مي شوند. از گروه هاي عاملي که همزمان با زنجير جانبي آلکيلي اکسيد مي گردند، مي توان گروه هاي آلدئيدي، الکلي، آلکني و آلکيني را نام برد.
کاربرد گروه هاي محافظت کننده در سنتز پروتئين ها و مولکول هاي زيستي • گروه هاي آمينو اسيد که واحدهاي سازنده پروتئين ها هستند، توسط پيوندهاي پپتيدي به هم متصل مي گردند. • آمينو اسيدها داراي دو گروه عاملي، آميني و اسيدي مي باشند و پيوند پپتيدي از اتصال بين گروه آميني يک آمينو اسيد با گروه اسيدي آمينو اسيد ديگر تشکيل مي گردد. ذکر اين نکته نيز ضروري است که هر پروتئين از توالي خاصي از آمينو اسيدها تشکيل مي گردد. بنابراين تعيين توالي آمينو اسيدها براي پي بردن به ساختار پروتئين ها امري ضروري بوده که در سنتزهاي زيستي نيز رعايت مي گردد. نکته قابل توجه ديگر بسپارش ناخواسته آمينو اسيدها مي باشد که از يک سنتز موفق جلوگيري مي کند. • آمينو اسيدها به صورت يک اسيد و باز دروني عمل نموده و انتقال پروتون از گروه اسيدي به گروه آميني صورت مي گيرد. بنابر اين در محيط هاي خنثي يا اسيدي ضعيف گروه آميني پروتونه شده و گروه اسيدي متحمل انجام واکنش مي گردد و در محيط هاي بازي ضعيف گروه آميني فاقد پروتون بوده و از فعاليت بالائي برخوردار است و در واکنش شرکت مي کند. • يک روش بسيار موفق در سنتز پروتئين ها و تشکيل پيوندهاي پپتيدي مورد نظر، استفاده از تکنيک گروه هاي محافظ مي باشد. • جهت محافظت گروه هاي آميني، از بنزيلوکسي کربونيل کلرايد استفاده مي گردد، که در واکنش با گروه هاي آميني يک کاربامات تشکيل داده که فعاليت گروه آميني را به وسيله رزونانس زوج الکترون هاي نيتروژن با گروه کربونيل، کاهش مي دهد.
نكته: آمينو اسيدي که گروه اسيدي آن در واکنش تشکيل پيوند پپتيدي شرکت مي کند، بايد متحمل دو اصلاح شود: اولا بايد گروه اسيدي آن براي فعاليت بهتر توسط گروه هائي به مشتقات فعال خود (مثل انيدريدها) تبديل گردد. ثانيا گروه آميني آن نيز بايد توسط گروه هاي محافظ، محافظت شود تا به گروه آميني آمينو اسيد ديگر اجازه حمله داده شود و از خود تراکمي آمينو اسيد فوق الذکر جلوگيري شود. پس از انجام واکنش گروه محافظ آميني توسط هيدروژؤن کافت کاتاليزوري يا در اثر محلول سرد هيدروژن برميد و استيک اسيد برداشته مي شود.
گروه t- بوتوکسي کربونيل آزيد (CH3)3COC(O)N3جهت محافظت گروه آميني آمينو اسيد بکار برده مي شود و اين گروه را به مشتق t- بوتوکسي کربونيل (BOC) تبديل مي کند که اين گروه به راحتي درحضور محلول اسيد هيدروکلريک محافظت زدائي مي گردد. • به همين دليل استفاده از اين گروه محافظ براي گروه هاي آمينو نسبت به بنزيلوکسي کربونيل کلريد ترجيح داده مي شود. • جهت فعال کردن عامل اسيدي، آمينو اسيدي که گروه آميني آن محافظت شده است، را با دي سيکلو هگزيل دي آميد (DCC)واکنش داده و گروه اسيدي به مشتق فعالي تبديل شده که در واکنش تراکمي گزينش پذيرتر از گروه هاي اسيدي آزاد وارد واکنش مي گردد.
دراين مثال تراکم گلايسين و آلانين(Gly-Ala) ، که منجر به تهيه گليسيل آلانين گرديده است آورده شده است مشتق استري آلانين به اين منظور استفاده مي شود که گروه اسيدي آن آزاد نباشد و از واکنش هاي جانبي جلوگيري شود.
محافظت گروه گوانيدينو • قدرت بازي و نوکلئوفيلي گروه گوانيدينو نسبت به گروه هاي آميني معمولي خيلي بيشتر است و اين به دليل رزونانس مربوطه مي باشد. • بنابر اين در سنتز پروتئين هائي که آمينو اسيدهاي آن داراي گروه گوانيدينو است (مثلا آرژينين)، اين گروه بايد در طول سنتز پيوند پپتيدي محافظت گردد. • عمل محافظت کردن توسط نيترو دار کردن اين گروه انجام مي گيرد و محافظت زدائي نيز از طريق هيدروژن کافت کاتاليزوري انجام مي گيرد.
آمينو اسيدهايي که داراي مراکز هسته دوست (نوکلئوفيل) غير از گروه α- آمينو هستند، بايد اين گروه ها قبل از شرکت آمينو اسيد در سنتز پپتيد محافظت شوند تا از واکنش هاي رقابتي ناخواسته جلوگيري شود. در مثال زير، گروه - SH به عنوان مركز نوكلئوفيل جانبي مشخص شده است.
