逆合成解析

逆合成解析の概要

逆合成解析（ぎゃくごうせいかいせき）は、有機合成化学の分野で、特定の化合物を効率的に合成するための経路を導き出す手法です。この手法は、目標とする分子をより単純な構造の前駆体へと切り分け、合成プロセスを明確にすることを目的としています。これにより、段階的に前駆体を得る方法を模索し、それらを入手しやすい、あるいは市場で入手可能な物質へと導くことが可能になります。

この逆合成解析の概念は、イライアス・コーリーによって提唱され、彼の著作に詳しく記載されています。逆合成解析を適用することで、特定の化合物に対する複数の合成経路が検討されますが、合理的かつ論理的なアプローチを重視することが求められます。

用語の定義

逆合成解析に関連するいくつかの重要な用語について説明します。

• - 結合の切断: このプロセスでは、化合物の結合を切断し、複数のシントン（合成における基本的なユニット）を生成します。
• - 逆合成の系統樹: 目標化合物に対する逆合成の過程を図示したものです。
• - シントン: 理想化された分子の構成要素として機能する断片を指します。
• - トランスフォーム: 合成反応の逆操作を指し、その過程は白抜きの矢印で示されます。
• - レトロン: 知られている反応に基づいて得られる最小単位の構造を指します。
• - ターゲット: 目的とする最終生成物を指します。

実例

逆合成解析の理解を深めるための実例として、フェニル酢酸の合成計画を考えます。この合成において、逆合成解析は二つのシントン - 求核的な−COOH基と求電子的なPhCH2+を考慮に入れます。これらのシントンは理論的存在となりますが、関連する合成等価体を通じてアクセス可能とされています。この場合、シアニドアニオンが−COOHの合成等価体であり、臭化ベンジルがPhCH2+の合成等価体となります。

この逆合成解析に基づいたフェニル酢酸の合成は、次の反応で実現されます：

1. PhCH2Br + NaCN → PhCH2CN + NaBr
2. PhCH2CN + 2 H2O → PhCH2COOH + NH3

逆合成における戦略

逆合成解析の実施には、いくつかの戦略が考えられます。

トランスフォームに基づいた戦略

このアプローチでは、より複雑なターゲット分子をシンプルな分子に変換することが重要です。しかし、複雑な化合物から直接レトロンに導くには、複数の工程が必要になることがあります。

構造目標に基づく戦略

この戦略では、ターゲット分子と結びつける可能性のある中間体や出発物質の構造を重視します。逆合成と実際の合成における二方向アプローチが可能となります。

トポロジカルな戦略

独立した結合の切断や、関連する結合の関係性を明らかにし、部分構造を認識します。この方法によって展開される転位反応に利用できる可能性があります。

立体化学的な戦略

ターゲット分子の異なる立体中心の制御を行い、立体中心の構成要素を削減または再配置します。これにより対象を単純化することができます。

官能基に基づく逆合成戦略

このアプローチでは、ターゲット分子の官能基に着目し、その複雑さを大幅に軽減することが可能です。


以上のように、逆合成解析は化学合成において重要な手法であり、様々な戦略や定義が考慮されることにより、効率的かつ合理的な合成経路が探索されます。

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