Взаимопревращения функциональных групп

До сих пор мы рассматривали лишь те реакции, результатом которых является образование новой связи С—С, и почти ничего не говорили о возможно­сти переходов от одного типа органических соединений к другому, скажем, от олефинов к спиртам или от сложных эфиров к галогенопроизводным, т. е. не касались вопроса о трансформациях функциональных групп. Между тем стадии, включающие такого рода превращения, можно найти практически во всех схемах полного синтеза сколько-нибудь сложных соединений. Они могут использоваться как на стадии подготовки исходных веществ к прове­дению основной реакции, так и на заключительных стадиях синтеза с тем, чтобы обеспечить создание необходимого набора функций, имеющегося в целевой молекуле. По существу, именно богатство арсенала и надежность та­ких трансформаций и обеспечивают возможность универсального примене­ния относительно ограниченного набора типовых методов создания связей С-С для синтеза бесконечного многообразия соединений самых различных классов.

Реакции органических соединений, результатом которых являются трансформации различных функциональных групп при неизменности ос­тальной части молекулы, составляют основную часть сведений о свойствах различных классов органических соединений, излагаемых во все учебни­ках — от школьного до вузовского. Уже по этой причине было бы неумест­ным (а по сути дела и ненужным) пытаться изложить здесь сколько-нибудь подробно этот огромный по объему фактический материал [19а]. Мы поста­раемся лишь дать некоторую обобщенную характеристику основных реак­ций, ведущих к трансформациям функциональных групп, с тем, чтобы была ясна их роль в синтезе. Поскольку, однако, все разнообразие трансформаци­онных реакций на самом деле может быть сведено к немногому числу основ­ных типов, мы надеемся, что рассматриваемого в настоящем разделе матери­ала будет достаточно для того, чтобы читатель мог составить представление о том, какими принципами руководствуются при включении той или иной стадии трансформации в общий план синтеза.

Начнем прежде всего с вопроса о том, что такое вообще «функциональная группа». В основе структуры типичных органических соединений лежит уг­леродный скелет, которому может быть поставлен в соответствие некоторый насыщенный углеводород, алкан (для ациклических) или циклоалкан (для карбоциклических соединений). Эти родоначальные углеводороды по изве­стным причинам химически довольно инертны. Введение в их молекулы ге-тероатомов или кратных связей резко изменяет картину реакционной спо­собности соединений, и именно реакции таких участков молекулы и опреде­ляют химическое лицо образуемых производных. Конкретная природа подо­бных реагирующих сайтов, функциональных групп, и определяет отнесение данного соединения к определенному классу (спирты, кетоны, олефины, ацетилены и т. п.). Разумеется, сами алканы (а тем более циклоалканы) вов­се не являются «мертвыми» образованиями, и их участие во всевозможных превращениях достаточно общеизвестно. Вспомним хотя бы о таких практи­чески важных реакциях, как окисление, хлорирование и нитрование пара­финов, или их разнообразные превращения в условиях гетерогенного ката­лиза. В этом смысле понятие «функциональная группа» несколько условно, однако оно имеет вполне конкретное содержание, так как основные синте­тические методы строятся на превращениях с участием строго определенно­го участка молекулы, содержащего функциональную группу при неизменно­сти остальной ее части.