Fischer Projection Προβολές Fischer. D-Glucose D-Γλουκόζη CHO. D-Mannose D-Μανόζη CHO CH 2 OH. Right DOWN Προς τα ΚΑΤΩ. Left UP

Transcript

1 Carbohydrate Chemistry - Χημεία Υδρογονανθράκων NA019 Themes: Protecting Groups Selective Transformations Neighbouring Group Participation Kinetic & Thermodynamic Control Θέματα Ομάδες Προστασίας Επιλεκτικές Μετατροπές Συμμετοχή Γειτονικής Ομάδας Κινητικός και Θερμοδυναμικός έλεγχος D-Glucose D-Γλουκόζη C Fischer Projection Προβολές Fischer D-Glucose D-Γλουκόζη C D-Mannose D-Μανόζη C C 2 C 2 C 2 Left UP Προς τα ΠΑΝΩ Right DWN Προς τα ΚΑΤΩ Crystallsied in 2 forms - Κρυσταλλώνονται σε 2 μορφές; 1) α-μορφή, mp 146 o C, [α] D 111 o (κρύα Et) 2) β-μορφή, mp o C, [α] D 19 o (ζεστή Πυριδίνη) Either α or β in water give same solution with [α] D 53 ο. Called MUTARTATIN Είτε α ή β στο νερό δίνουν το ίδιο διάλυμμα με [α] D 53 ο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται MUTARTATIN Explanation: cf Rxn of acetaldehyde with Et Et _ Me Et Me emiacetal Et Et Me Acetal Similarly Glucose can react Intramolecularly to give Cyclic emiacetals Ομοίος η Γλυκόζη μπορεί να αντιδράσει Ενδομοριακά για να δώσει Κυκλικές Ημιακετάλες All possible forms exist in water: open chain, furanose, and pyranose. 5 diffeternt molecules! Όλες οι πιθανές μορφές μπορούν να υπάρξουν στο νερό: ανοικτή αλυσίδα,φουρανόζη και πυρανόζη. 5 Πιθανά μόρια! Et

2 Similarly Glucose can react Intramolecularly to give Cyclic emiacetals Ομοίος η Γλυκόζη μπορεί να δράσει Ενδομοριακά για να δώσει Κυκλικές Ημιακετάλες All possible forms exist in water: open chain, furanose, and pyranose. 5 diffeternt molecules! Όλες οι πιθανές μορφές υπάρχουν στο νερό: ανοικτή αλυσίδα, φουρανόζη και πυρανόζη. 5 Διαφορετικά μόρια! NA020 eg. Glucose πχ. Γλυκόζη Aq. Soln Complex Υδ. Διαλ. Περίπλοκο α-d-glucopyranose α-d-γλυκοπυρανόζη Fully Reversible; always gives ve test for aldehyde despite low [C] Πλήρως Αντιστρεπτή. Πάντα δίνει θετικό τεστ για αλδεϋδες παρά τη μικρή [C] 60 % Diastereoisomers Διαστερεοϊσομερη 40 % strain free χωρίς τάση β-d-glucopyranose β-d-γλυκοπυρανόζη Pyran Πυράνιο intramolecular ενδομοριακά Acyclic D-Glucose TRACE only Ακυκλική D-Γλυκόζη μόνο ΙΧΝΗ 2 C C In aq. Soln Spontaneous cyclic hemiacetal formation Αυθόρμητος σχηματισμός κυκλικής ημιακετάλης 2 C α-d-glucofuranose α-d-γλυκοφουρα νόζη Furan Φουράνιο Diastereoisomers Διαστερεοϊσομερή Σ < 1 % 2 C β-d-glucofuranose β-d-γλυκοφουρανόζη The 2 crystalline α and β forms are the two pyranoses. (determined by X-Ray crystallography). Οι 2 κρυσταλλικές μορφές α και β είναι οι δυο πυρανόζες.(χαρακτηρίζονται από κρυσταλλογραφία X-Ray). Carbon 1, which forms the hemiacetals is called the ANMERIC CENTRE. The 2 α and β forms are then reffered to as the ANMERS. Ανθρακάς 1, αυτός που σχηματίζει την ημικετάλη ονομάζεται ΑΝΩΜΕΡΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ. Οι μορφές 2α και β αποκαλούνται ΑΝΩΜΕΡΗ.

3 Nomenclature - Ονοματολογία NA021 Classed according to No. of C atoms Ταξινομούνται σύμφωνα με τον αριθμό ατόμων άνθρακα A Triose eg, D () Glyceraldehyde Μια Τριόζη πχ, D () Γλυκεραλδεϊδη C C 2 A Tetrose eg, D (-) Erthyrose Μια τετρόζη πχ, D (-) Ερθυρόζη C C 2 A exose eg, D (-) Glucose Μια Εξόζη πχ, D (-) Γλυκόζη C C 2 Classed According to Terminal functional groups Ταξινόμηση σύμφωνα με τις ακρινές λειτουργικές ομάδες A Aldose eg, D (-) Mannose Μια Αλδόζη πχ, D (-) Μαννόζη C C 2 A Ketose eg, D (-) Fructose Μια Κετόζη πχ, D (-) Φρουκτόζη C 2 C 2

4 PEN CAIN CEMISTRY - ΧΗΜΕΙΑ ΑΝΟΙΚΤΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ NA022 1) xidation of Glucose - Οξείδωση της Γλυκόζης a) KMn 4 & K 2 Cr 2 7 too strong: Complete Degredation to XALIC ACID and C 2 πολύ δυνατά: Πλήρης διάσπαση σε οξαλικό οξύ και C 2 b) Bromine water - SELECTIVE oxidation of aldehyde function to give -NIC ACID. Ketoses are inert and hence this is a diagnostic test. Βρωμιούχο νερό - ΕΠΙΛΕΚΤΙΚΗ οξείδωση της αλδεϋδικής ομάδας για να δώσει -ΟΝΙΚΟ ΟΞΥ. Οι Κετόζες είναι αδρανείς και έτσι αυτό είναι διαγνωστικό τεστ. C C 2 C 2 Br 2, 2 γ δ C 2 D - Gluconic Acid D - Γλουκονικό Οξύ Usually isolated as the γ or δ lactone Συνήθως απομονώνεται ως γ ή δ λακτόνη. c) Dilute N 3 oxidises bothe C and terminal C 2 giving dicarboxylic acid (as a lactone) - an -ARIC ACID. Αραιό N 3 οξειδώνει και το C και την ακρινή ομάδα C 2 δίνοντας δικαρβοξυλικό οξύ (σαν μια λακτόνη) - ένα -ΑΡΙΚΟ ΟΞΥ. C C 2 N 3, 2 D - Glucaric Acid D - Γλουκαρικό Οξύ C 2 C 2

5 PEN CAIN CEMISTRY - ΧΗΜΕΙΑ ΑΝΟΙΚΤΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ NA023 2) Reduction of Sugars - Αναγωγή Σακχάρων Reduction of the aldehyde or ketone functions is usually accomplished by Na amalgam / Et or NaB 4 at p 7 Αναγωγή των αλδεϋδικών ή κετονικών ομάδων συνήθως επιτυγχάνεται από αμάλγαμα Νa / Et ή NaB 4 at p 7 D - Glucose D - Γλυκόζη C C 2 NaB 4 p 7 C 2 C 2 D - Glucitol (Sorbitol) D - Γλυκιτόλη (Σορβιτόλη) D - Mannose D - Μαννόζη C C 2 NaB 4 p 7 D - Mannitol D - Μαννιτόλη C 2 C 2 D Fructose D Φρουκτόζη C 2 NaB 4 p 7 D - Mannitol D - Glucitol D - Μαννιτόλη D - Γλυκιτόλη C 2 D - Galactose D - Γαλακτόζη C C 2 NaB 4 p 7 ptically Inactive Galactitol Οπτικά μη ενεργή Γαλακτιτόλη C 2 C 2

6 PEN CAIN CEMISTRY - ΧΗΜΕΙΑ ΑΝΟΙΚΤΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ NA024 3) ydarzone and sazone Formation - Σχηματισμός Υδραζόνης και Οσαζόνης Both Aldoses and Ketoses react with phenyl hydrazine (1 equiv.) to give the expected hydrazone. Οι Αλδόζες και οι Κετόζες αντιδρούν με φαινυλυδραζίνη (1 ισοδύναμο) για να δώσουν την αναμενόμενη υδραζόνη. C NN 2 (1 equiv.) NN C 2 NN 2 (1 equiv.) C 2 NN With XS NN 2 the sugar is oxidised to give a highly crystalline SAZNE Με περίσσεια NN 2 το σάκχαρο οξειδώνεται για να δώσει την υψηλής κρυσταλλικότητας ΟΣΑΖΟΝΗ C or C 2 4) Formation of Thioacetals - Σχηματισμός Θειοκετάλης XS NN 2 D-Glucose and D-Mannose give same sazone D-Γλυκόζη and D-Μαννόζη δίνουν κάποια Οσαζόνη NN NN sazone Οσαζόνη Derivative most used in carbohydrate chemistry when examining chemistry of open chain poly hydroxy compounds Το παράγωγο χρησιμοποιήται κυρίως σε υδρογονανθρακική χημεία όταν εξετάζεται η χημεία ανοικτής αλυσίδας πολυ-υδρόξυ μορίων. C C(SEt) 2 EtS, C 2 C 2

7 5) omologation and Degredation Rxns of Carbohydrates NA025 Αντιδράσεις ομολογοποίησης και υποβάθμιση υδρογονανθράκων The chain length of sugars may be increased (ASCENT of the series) or decreased (DESCENT) Το μήκος της αλυσίδας των σακχάρων μπορεί να αυξηθεί (ΑΝΟΔΟΣ της σειράς) ή να μειωθεί (ΚΑΘΟΔΟΣ) a) Ascent - Kiliani Method Άνοδος - Μέθοδος Kiliani CN ydrolysis C 3 C 3 C, or - CN 3 C C 2 Lactic Acid Λακτικό Οξύ Cyanohydrin - Κυανϋδρίνη Since a new chiral centre is introduced in this rxn 2 (onic) acids are formed as their lactones. Subsequent reduction then gives 2 aldoses Αφού ένα νέο χειρικό κέντρο έχει εισαχθεί σε αυτή την αντίδραση, 2 (ονικά) οξέα σχηματίζονται όπως οι λακτόνες τους. Μετέπειτα αναγωγή δίνει 2 αλδόζες. Such rxns can be used to determine stereochemistry. Τέτοιες αντιδράσεις χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν τη στερεοχημεία. Eg. D-Arabinose is an aldo pentose Πχ Η D-Αραβινόζη είναι μια άλδο πεντόζη. C (C) 3 C 2 N 3, 2 C 2 (C) 3 C 2 2 optically active D-arabinaric acids formed. Must lack mirror plane. Thus D-arabinose is either A or B: 2 οπτικά ενεργά D-αραβιναρικά οξέα σχηματίστηκαν. Πρέπει να υστερούν από επίπεδο συμμετρίας. Έτσι η D-αραβινόζη είναι ή το Α ή το Β: NB C C 2 A A 1) Ascent 2) N 3, 2 C C 2 B D-arabinose D-αραβινόζη C 2 1) Ascent Kiliani ascent and nitric acid oxidation gives 2 optically active -aric acids. Η άνοδος Kiliani και η οξείδωση νιτρικού οξέως δίνει 2 οπτικά ενεργά -αρικά οξέα. 2) N 3, 2 C 2 ptically ACTIVE Οπτικά ΕΝΕΡΓΟ Therefore D - arabinose must be B Έτσι η D - αραβινόζη πρέπει να είναι η Β C 2 C 2 C 2 (C) 3 C 2 C 2 ptically INACTIVE Οπτικά ΑΝΕΝΕΡΓΟ (C) 3 C 2

8 5) omologation and Degredation Rxns of Carbohydrates Αντιδράσεις Ομολογοποίησης και υποβάθμιση Υδρογονανθράκων NA026 b) Descent - Weerman Method Κάθοδος - Μέθοδος Weerman Modification of ofmann degredation Τροποποίηση της υποβάθμιση ofmann C N 2 C Br 2, 2 C N 3 C NaBr N Br C _ - onic acid as lactone - ονικά οξέα σαν λακτόνες C N C _ NC cyanate C Descent can be used to correlate Stereochemistry Η κάθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί συσχετίσει τη στερεοχημεία C C C 2 Descent NaB 4 p 7 C 2 C 2 C 2 D - Altrose D - Αλτρόζη D - Ribose D - Ριβόζη Ribitol Ριβιτόλη ptically INACTIVE Οπτικά ΑΝΕΝΕΡΓΟ

9 ANMERIC CENTRE: Carbon-1, hemiacetal. α and β forms called ANMERS ΑΝΟΜΕΡΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ: Άνθρακας-1, ημιακετάλες α και β δομές ονομάζονται ΑΝΩΜΕΡΗ NA027 Carbohydrate derivatives - Παράγωγα υδρογονανθράκων 1) Rxns at Anomeric centre: GLYCSYDATIN (ie formation of Glycosides) Αντιδράσεις στα Ανωμερικά κέντρα: ΓΛΥΚΟZΥΛΙΩΣΗ (πχ σχηματισμός Γλυκοζίτες) Pyranoses & furanoses react with alcohols in the presence of acid catalyst to give CYCLIC MIXED ACETALS known as GLYCSIDES Πυρανόζες και φουρανόζες αντιδρούν με αλκοόλες παρουσία καταλυτικού οξέως για να δώσει ΜΙΓΜΑ ΚΥΚΛΙΚΩΝ ΑΚΕΤΑΛΩΝ γνωστών ως ΓΛΥΚΟΖΙΤΕΣ Structure formed depends on method: Η δομή που σχηματίζεται εξαρτάται από τη μέθοδο: KINETIC CNTRL ΚΙΝΗΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ Me, Cl D-Glucose Cold Me Me methyl α-d-glucofuranoside methyl β-d-glucofuranoside TERMDYNAMIC CNTRL ΘΕΡΜΟΔΥΜΑΝΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ D-Glucose Me, Cl Prolongued eating Παραταιταμένη Θέρμανση Me methyl α-d-glucopyranoside Major Isomer - Κύριο Ισομερές Me methyl β-d-glucopyranoside Mechanism: Μηχανισμός: 2 Me Me Cyclic oxonium ion Κυκλικό οξονιακό ιόν (1p orbital of stbilises cation, lowers energy) (1p τροχιακό του σταθεροποιεί το κατιόν, χαμηλώνει την ενέργεια) Major isomer has Me group at C-1 AXIAL. Known as ANMERIC EFFECT. Το κύριο ισομερές έχει Me ομάδα στον C-1 ΑΞΟΝΙΚΑ. Γνωστό ως ΑΝΩΜΕΡΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ.

10 ANMERIC EFFECT ΑΝΩΜΕΡΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ α X Axial X sterically more congested but more stable! Why? Αξωνικό Χ στερικά πιο παρεμποδισμένο αλλά πιο σταθερό! Γιατί? vrs β X NA028 X = R, SR, al 1) lone pair - lone pair repulsion άπωση μονήρες ζεύγους - μονήρες ζεύγους.... Me 1,3-diaxial interaction 1,3-διαξονική αλληλεπίδραση Me.. No repulsion Όχι άπωση 2) Molecular rbital Appoach Προσέγγιση Μοριακών Τροχιακών α (axial) anomer is stabilised by overlap of the axial lone pair of the ring with the σ* orbitals of the exocyclic C-X bond (X =R, SR, al). These σ* orbitals are lower in energy than σ* of C-. α (αξονικό) ανωμερές σταθεροποιήται από αλληλεπικάλυψη του αξονικού ζεύγους του Ο του δακτυλίου με τα σ* τροχιακά των εξοκυκλικών C-X δεσμών (X = R, SR, al). Αυτά τα σ* τροχιακά έχουν χαμηλότερη ενέργεια από τα σ* των C-. Axial X - Αξωνικό Χ Axial - Αξωνικό Η C-Η σ* p C-X σ* p ΔE too big for effective overlap ΔΕ πολύ μεγάλο για αποτελεσματική αλληλεπίδραση Glycoside Rxns Αντιδράσεις Γλυκοζιτών Base stable but hydrolysed in aqueous acid - Σταθερά σε βάση αλλά υδρολϋονται σε υδατικά οξέα.. _ Me 2 oxonium οξόνιο α & β anomers formed σχηματίστηκαν α & β ανωμερή

11 ESTERIFICATIN ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗ pen chain form requires aldehyde protection Ο σχηματισμός ανοικτής αλυσίδας απαιτεί προστασία αλδεϋδης NA029 C 1 C(SEt) 2 1 C(SEt) 2 C EtS Ac 2 Py Ac Ac Ac gcl 2 2 Ac Ac Ac Ac Ac C 2 C 2 C 2 Ac C 2 Ac D - Glucose - Γλυκόζη Pyranose acetates - Οξικοί εστέρες της πυρανόζης D - Glucose Ac 2 Py or ZnCl 2 Ac Ac Ac Ac Ac Py mix of α & β ZnCl 2 α only Μίγμα πυριδίνης α & β ZnCl 2 α μόνο Glycosyl alides: Acetate at anomeric position is labile - can be displaced Αλογονωμένοι γλυκοζίτες: Οξικοί εστέρες σε ανωμερικές θέσεις είναι ασταθείς - μπορούν να αντικατασταθούν Ac Ac Ac Ac Ac Br, Ac Ac Ac Ac Ac Br Axial (Thermodynamic) Αξονικό (Θερμοδυναμικό) α 2,3,4,6 Tetra--acetyl-D-glucopyranosyl bromide Glycosyl halides important intermediates for GLYCSIDATIN Οι αλογονωμένοι γλυκοζίτες είνια σημαντικά ενδιάμεσα ΓΛΥΚΟΖΥΛΙΩΣΗΣ alide better leaving group, Ag, acts as catalyst in R Το αλογόνο είναι καλύτερη αποχωρούσα ομάδα, Ag, δρα σαν καταλύτης σε R Why β? Γιατί β? Ac Ac Ac Ac Br R, Ag (Ag 2 C 3 ) Ac Ac Ac Ac β - glycoside R

12 Ac Ac Ac.. Ac Br Ag Ac Ac Ac Ac oxonium ion ιόν οξονίου NA030 NGP from acetate at C-2 shields α- face NGP από τον οξικό εστέρα στον C-2 προστατεύει την α- φάση Ac Ac Ac Ac Ac Ac acetoxonium ion shields α-face ence β-attack Ιόν ακετοξονίου προστατεύει την α-φάση Me Me Additionally departing Br shields α-face and β- glycoside favoured Επιπρόσθετη αποχώρηση Br προστατεύει την α- φάση και η β-γλυκοζιδάση ευνοείται. With D-Mannose derivative the two efefcts are opposing and a mixture is obtained: Με το παράγωγο D-Μαννόζης, οι δύο επιδράσεις αντιτίθενται και λαμβάνεται ένα μίγμα: Ac Ac Ac Me Br shields α face Ac shields β face Br προστατεύει την α φάση Ac προστατεύει την β φάση Br GLYCAL FRMATIN Ac Ac Ac Ac Br ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΓΛΥΚΑΛΗΣ Zn Ac Ac Ac Ac 2 3,4,6 Tri--acetyl-D-glycal 1p feed into π system 1p ταιριάζει στο π σύστημα 1 Glycals are: Οι Γλυκάλες είναι: 1) Enol ethers (ie electron rich double bonds) - Ενολικοί εθέρες (πχ ηλεκτρονιακά πλούσιοι διπλοί δεσμοί) 2) Stable to base Σταθεροί σε βάση R R _ Ac Ac Ac MeNa Me

13 3)Rapidly add 2 or R to give 2-deoxy sugars Γρήγορη προσθήκη 2 ή R δίνει 2-δεοξυ σάκχαρα NA031 ( ) R R R 2 Deoxy (ie no at C-2) 2 Δέοξυ (Δεν υπάρχει στη C-2) 4) Reaction with peracids Αντίδραση με υπεροξέα MCPBA allylic anchiomeric NGP αλλυλικό αγχιμερές NGP 3 D-Mannose (axial at C-2) Conversion of cheap Glucose into D-Mannose Μετατροπή φτηνής Γλυκόζης σε D-Μαννόζη D-Μαννόζη (αξονικό στη C-2)

14 Carbohydrate Ether Derivatives as protecting groups - Protection of Υδρογονανθρακικά παράγωγα αιθέρα ως προστατευτικές ομάδες - Προστασία του NA032 Type Είδος Method Μέθοδος Stability & Regeneration Σταθερότητα & Αναγέννηση RMe Na, MeI Difficult to cleave - Δύσκολη η απόσπαση RC 2 Na, C 2 Br Cleaved with(απόσπαση με) 2, Pd/C ή Na, liq. N 3 RSiR ' 3 R 3 SiCl, Πυριδίνη (R ' 3Si) 2 N Volatile (Πτητικό), useful for glc Cleaved (Διάσπαση) with aq. or KF, 2 RC 3 3 CCl, Πυριδίνη Bulky (Ογκώδες), Selective (Εκλεκτικό) for 1 o (Trityl) (RC 2 ) Cleaved by mild or silica (Διάσπαση με ήπιες συνθήκες ή silica) RC 2 C=C 2 (Allyl) Na, BrC 2 C=C 2 Stable to, but isomerised by K t Bu or ( 3 P) 3 RhCl to enol ethers RC=CC 3 which are acid labile Σταθερό σε συνθήκες, αλλά ισομερίζεται με επίδραση K t Bu ή ( 3 P) 3 RhCl σε ενολικούς αιθέρες RC=CC 3 οι οποίοι είναι ασταθής σε οξέα Acetal & Ketal Formation - Protection of C= Σχηματισμός Ακετάλης & Κετάλης - Προστασία του C= 1,2- and 1,3- diols react with ketones or aldehydes to form cyclic KETALS or ACETALS. Useful to protect 2 o groups in a sugars. Οι 1,2- και 1,3- διόλες αντιδρούν με κετόνες ή αλδεύδες προς σχηματισμό κυκλικών ΚΕΤΑΛΩΝ ή ΑΚΕΤΑΛΩΝ. Χρήσιμο για προστασία 2 o ομάδων σε σάκχαρα. Πχ. 5 - membered rings form Ketals μελής δακτύλιοι σχηματίζουν Κετάλες 6 - membered rings form Acetals μελής δακτύλιοι σχηματίζούν Ακετάλες Catalyst Ketal ZnCl 2 Catalyst Acetal Thermodynamic control! Lowest energy product formed Θερμοδυναμικός έλεγχος! Σχηματίζεται το προιόν χαμηλότερης ενέργειας

15 Thermodynamic control! Lowest energy product formed Θερμοδυναμικός έλεγχος! Σχηματίζεται το προιόν χαμηλότερης ενέργειας NA033 If Acetone were to give 6-membered ring KETAL = Me groups cause severe 1,3-diaxial interactions Αν η ακετόνη ήταν να σχηματίσει 6-μελή δακτύλιο ΚΕΤΑΛΗΣ τότε οι ομάδες Me θα προκαλούσαν σημαντικές 1,3-διαξονικές αλληλεπιδράσεις Explains 5-membered ketal formation Me Έτσι εξηγείται ο σχηματισμός της 5-μελούς κετάλης. Me Κετάλη With D-Glucose C Acetone ZnCl 2 ή, 24 h C-3 free for chemistry στη C-3 ελεύθερο για χημεία C 2 1,2,5,6-Di--Isopropylidene-α-D-glucofuranose Na, MeI Me 3 Me Selective ydrolysis Possible Πιθανότητα για εκλεκτική υδρόλυση 2, C 3 C 2 dilute 3 x Na, 3 x MeI Me Me Me 3 Me Me No at C-5 can't cyclise to pyranose Κανένα στη C-5 δεν μπορεί να κυκλοποιηθεί σε πυρανόζη Me

16 Benzaldehyde Adducts Προιόντα Προσθήκης Βενζαλδεύδης NA034 Aldehydes prefer 6-membered ring acetals Αλδεύδες προτιμούν 6-μελής δακτύλιους ακετάλης Me C (1 ισοδυν.) ZnCl 2 Me Rigid trans decalin structure Δύσκαμπτη trans δεκαμελής δομή Chemistry can now be done at at C-2 and C-3 Η χημεία μπορεί τώρα να πραγματοποιηθεί στα στη C-2 και C-3 Selective Reactions Εκλεκτικές Αντιδράσεις Me 2 x Na 2 x C 2 Br Me 3 2,3-dibenzyl-D-glucopyranose Important in anessian Reaction Σημαντικό στη αντίδραση anessian Me Me Me NBS CCl 4 Me Me Br Me Free Radical Mechanism Μηχανισμός ελευθέρων ριζών

17 Important in anessian Reaction Σημαντικό στην αντίδραση anessian NA035 Me Me Me NBS CCl 4 Me Me Br Me Free Radical Mechanism Μηχανισμός ελευθέρων ριζών Br. N Br. Br Br _ Br Carbohydrate para-toluenesulphonate Esters R TsCl, Py RTs Steric Constraints: 1 o react faster than 2 o Στερικοί Περιορισμοί: Οι 1 o αντιδρούν γρηγορότερα από τις 2 o Me TsCl (1 equiv.), py Selective! Ts Me Tosylates are: 1 ) Acid Stable ( Σταθεροί σε οξέα ) 2 ) Regenerated by strong base (Αναγενούνται με επίδραση δυνατών βάσεων ) 3 ) Displaced by Nucleophiles (S N 2) [Αντικαθιστούνται με πυρηνόφιλα (S N 2)]

18 NA036 Ts Me _ Nu Nu = N 3 _ or from LiAl 4 Me Problems in Nucleophilic Displacements Προβλήματα σε Πυρηνόφιλη Αντικατάσταση Sometimes, however, Nu displacement rxns in carbohydrates can be difficult or impossible since dipoles of neighbouring C- bonds in this polar environment oppose the approach of the nucleophile. Μερικές φορές, αντιδράσεις πυρηνόφιλης αντικατάστασης σε υδρογονάνθρακες μπορεί να είναι δύσκολες ή αδύνατο να πραγματοποιηθούν αφού η παρουσία διπόλων των γειτονικών C- δεσμών σε αυτό το πολικό περιβάλλον δεν ευνοούν την προσέγγιση του πυρηνόφιλου. Πχ 1 Me Ts Ts LiAl 4, Et 2 Me Me Me Πχ 2 R S _ Ts _ Nu _, I, N 3 etc N RXN ΔΕΝ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ Solution: Free radical chain rxns. Radicals are neutral, hence less solvation, hence operate in polar and hindered environments. Λύση: Αλυσιδωτές αντιδράσεις ελευθέρων ριζών. Οι ρίζες είναι ουδέτερες, άρα υπάρχει λιγότερη επιδιαλύτωση, συνεπώς μπορούν να λειτουργήσουν σε πολικά και στερικά παρεμποδισμένα περιβάλλοντα. Πχ Barton-McCombie Deoxygenation (R R) i) Na, CS 2, MeI ii) nbusn

19 Barton-McCombie Deoxygenation (R R) NA037 i) Na, CS 2, MeI ii) nbusn Mechanism (Μηχανισμός) Step 1: INIC Βήμα 1: ΙΟΝΤΙΚΟ R Na R _ Na S C S R S S _ Me I Xanthate Ester Ξανθικός Εστέρας R S SMe Step 2: Free Radical Chain Reaction (Propagation Sequence) Βήμα 2: Αλυσιδωτή Αντίδραση Ελευθέρων Ριζών (Σειρά Διάδοσης) a) R S SMe. SnBu 3. R S SnBu 3 SMe b) R. SnBu 3 R Bu 3 Sn. Chain Carrier

20 Cyclic Ethers (anhydro sugars) including epoxides Κυκλικοί Αιθέρες (άνυδρα σάκχαρα) που περιλαμβάνουν εποξείδια NA038 Preparation (cf alohydrin Method) Προετοιμασία (cf Μέθοδος alohydrin) Πχ Ts 3 Ts Me, Ts 4 Na Ts Me 1 Ring Flip 4 Me Περιστροφή δακτυλίου _ 3 2 Trans Coplanar Geometry Trans Συνεπίπεδη Γεωμετρία Alkoxide at C-2 Alkoxide at C Me Mixture of 2 Epoxides Μίγμα των 2 εποξειδίων Me Typical Trans Diaxial Ring opening rxns of epoxides Τυπικη Trans Διαξονική Αντίδραση Διάνοιξης Δακτυλίου Εποξειδίων Πχ Nu _, N 3, S, I etc Me Nu Me Keto Sugars: DMS based reagents best for hydroxyl oxidation Κετο Σάκχαρα: αντιδραστήρια βασισμένα στο DMS είναι τα καταλληλότερα για οξείδωση υδροξυλίου πχ DMS, Ac 2 DMS, P 4 10 DMS, (CCl) 2, Et 3 N (Swern) Ts DMS, Ac 2 Keto sugar

21 Keto Sugars Nucleophilic attack from least hindered side (above) Κετο Σάκχαρα Πυρηνόφιλη προσβολή από τη λιγότερο στερικά παρεμποδισμένη πλευρά (πάνω) NA039 Nucleophilic attack from least hindered side (above) Πυρηνόφιλη προσβολή από τη λιγότερο στερικά παρεμποδισμένη πλευρά (πάνω) LiAl 4 Keto sugar MeMgBr N 2 Me N LiAl 4 N 2 Unsaturated Sugars: Prepared from vicinal diols Ακόρεστα Σάκχαρα: Προετοιμασία από δι-διόλες (vicinal diols) Method 1: via ditosylates (Μέθοδος 1: μέσω ditosylates) Ts Ts Me NaI, Zn Me Zn I Ts Method 2: Corey-Winter Rxn (Μέθοδος 2: Αντίδραση Corey-Winter) Me i) (Ιμιδαζολ) 2 C=S ii) P(Et) 3, 150 o C Me

22 Method 2: Corey-Winter Rxn (Μέθοδος 2: Αντίδραση Corey-Winter) NA040 Me N N S N N (Et) 3 P S Me _ Me C 2 : Me carbene Amino Sugars: (Important antibiotics) - Αμινο Σάκχαρα: (Σημαντικά αντιβιοτικά) Synthesis (Σύνθεση) _ N 1) RTs 3 S N 2 RN 3 LiAl 4 RN 2 2) Epoxide opening (Διάνοιξη Εποξειδίου) LiAl 4 N 3 _ N 3 2 N 3) xime Reduction (Αναγωγή Οξειμίου) R R N LiAl 4 R R N 2