i síntesi orgànica | enciclopèdia.cat

OBRES

OBRES

Divulgació científica
Estadístiques

Gran enciclopèdia catalana

síntesi orgànica

substantiu femeníf
Química
química orgànica quím org
Part de la química orgànica que tracta de la preparació de molècules complexes a partir de substrats més simples.

Quant a la natura dels substrats, anomenats també productes de partida, si, essent simples o complexos, poden ésser obtinguts en darrer terme a partir dels elements químics constituents, hom parla de síntesi total, mentre que si és emprada com un producte de partida una molècula d’origen natural, no sintetitzada prèviament, hom parla de síntesi parcial. Històricament, i des d’un punt de vista formal, hom pot considerar que la síntesi orgànica arrenca de la preparació de la urea (F.Wöhler, 1828), i deu el seu posterior desenvolupament a la necessitat de trobar fonts alternatives de productes naturals que els proporcionessin en major escala i lliures de les restriccions derivades dels monopolis que diversos estats mantenien sobre llur producció. Això no obstant, la planificació racional de seqüències sintètiques no fou possible fins al desenvolupament de la teoria estructural, i una il·lustració ben palesa de la necessitat d’aquest coneixement previ fou el fracàs obtingut per W.H.Perkin en voler sintetitzar la quinina, per dimerització oxidativa de l’al·liltoluïdina, la qual transformació, bé que possible en termes de fórmula empírica (2 C1 0H1 3N + 3(O) →C2 0H2 4O2N2 + H2O), és impossible si hom atén la relació estructural d’ambdues molècules. Bé que al llarg dels darrers trenta anys del s. XIX aparegueren diversos mètodes sintètics, principalment de la química aromàtica, no fou fins al començament del s. XX que, gràcies a R.Willstätter, hom assolí la primera síntesi d’una molècula natural complexa, la tropina, a través d’una seqüència d’una vintena de passos (1902). La posterior introducció de consideracions biogenètiques en la síntesi de productes naturals cristal·litzà en el model de síntesi en condicions fisiològiques de R.Robinson, que permeté, l’any 1917, una síntesi de la tropina en solament tres passos. Entre el 1920 i el 1940 hom féu la síntesi d’un cert nombre d’alcaloides simples, però per al químic orgànic tenien una importància preponderant els estudis d’elucidació estructural de productes naturals més complexos. Sobre aquesta base fou possible la realització posterior (1945-60) de les primeres síntesis d’esteroides, així com la d’alguns alcaloides policíclics. Entre els químics més destacats en aquest període, cal esmentar D.H.R.Barton, A.Eschenmoser, W.S.Johnson, R.Robinson i R.B.Woodward. A partir dels anys seixanta, el desenvolupament assolit per la síntesi orgànica ha estat extraordinari. Aquest fet té una varietat de causes, entre les quals cal esmentar, des del punt de vista econòmic, el baix cost de les primeres matèries fins a l’esclat de la crisi del petroli, i, des del punt de vista científic, tant el progrés experimentat amb la introducció o la perfecció de les tècniques espectroscòpiques i de separació cromatogràfica —el qual ha permès de fer el control de les seqüències sintètiques en cadascun de llurs estadis— com l’avenç experimentat en el coneixement de l’estereoquímica, els mecanismes de reacció i els mètodes sintètics de transformació de grups funcionals i de creació d’enllaços carboni-carboni. Fruit d’aquest desenvolupament han estat els primers intents de racionalització i sistematització de la síntesi orgànica; bé que originàriament, amb Woodward, aquests intents accentuaren els vessants creatiu i artesà de la tasca sintètica, és amb les idees d’E.J.Corey que aquesta matèria ha adquirit una metodologia pròpia amb la formulació dels principis generals que regeixen el disseny d’una síntesi. Corey establí que la síntesi d’una molècula complexa ha d’ésser duta a terme d’acord amb els cinc criteris següents: els distints elements implicats en la solució d’un problema sintètic (esquelet i grups funcionals) no són estrictament separables; els distints camins sintètics que a través de diversos intermedis poden conduir a una mateixa molècula complexa han de partir de substrats simples i assequibles; la norma per a elaborar aquests camins sintètics està en el reconeixement d’unitats estructurals (sintó), les quals poden recombinar-se mitjançant operacions sintètiques conegudes o concebibles; entre els distints camins, cal jutjar els mèrits i els desavantatges de cadascun d’ells, per a la qual cosa és necessari que la probabilitat d’aconseguir el canvi desitjat en cada pas de la seqüència sigui molt elevada, que existeixin camins alternatius per a aconseguir un mateix efecte quan algun dels passos sigui problemàtic i que la solució del problema sintètic sigui simple, és a dir, que s’estableixi un nombre màxim de correlacions entre les operacions sintètiques individuals a fi que cadascuna d’elles permeti, ajudi o faciliti les altres d’alguna manera; finalment, hom ha d’emprar, quan sigui possible, reaccions d’abast i mecanisme ben coneguts. Les idees de Corey han trobat posteriorment aplicació en el disseny automàtic de síntesis orgàniques mitjançant l’ús de calculadors. Pel que fa a la realització pràctica d’una síntesi, l’objectiu fonamental, és a dir, assolir el màxim amb el mínim de passos i amb els màxims rendiments possibles, pot ésser aconseguit mitjançant l’ús d’elements de control (grups protectors, grups activadors, grups dirigents, etc) i per l’estratègia de processos convergents, més que no per l’obtenció de seqüències lineals. Les tendències actuals en el camp de la síntesi orgànica, orientades en llur major part pels interessos industrials, poden ésser agrupades en dos grans blocs. D’una banda, hom continua portant a terme la síntesi de productes naturals bioactius (prostaglandines, antibiòtics, esteroides, etc) i, de l’altra, hi ha un desenvolupament sistemàtic de mètodes sintètics que permetin la realització de qualsevol transformació imaginable.

Col·laboració: 
MPB / AMeP

Llegir més...