Создание новых структур, проблемных для органической химии
На протяжении всей истории органической химии в ней возникали и продолжают возникать проблемы теоретического характера, для решения которых необходимо было изучить те или иные соединения с экзотической (по крайней мере, для своего времени!) структурой. Для этого нужно было прежде всего их синтезировать и тем самым убедиться в возможности их существования. Изучение свойств таких соединений не только позволяло проверить справедливость предсказаний теории, но и во многих случаях служило импульсом к созданию новых теоретических концепций. Рассмотренные ниже примеры могут служить иллюстрацией сказанного.
Отдельные случаи изомерии органических соединений были известны уже в начале 1830-х годов, но рациональная интерпретация этого феномена стало возможной лишь позднее, в 1850-х годах с появлением теории строения органических соединений. Действительно, согласно представлениям этой теории, развитым А. М. Бутлеровым, помимо таких, уже известных классов соединений, как н-алканы, первичные и вторичные спирты, должны были существовать также изоалканы и третичные спирты. Успешный синтез соединений этого типа явился одним из важнейших свидетельств справедливости основных концепций структурной теории.
Для проверки теории ароматичности в свое время было исключительно важным ответить на вопрос о том, является ли ароматическим соединением циклооктатеграен (71, схема 1.22), ближайший аналог бензола? Синтез этого ранее неизвестною вещества, выполненный Вильштеттером в 1911 г., и изучение его свойств позволили дать однозначный ответ на этот вопрос (циклооктатетраен — неароматичен).
![]() |
Не менее важным для подтверждения представлений структурной теории явился синтез таких соединений, как оптически активные аллены 72 или четвертичные аммониевые соли 73, т.е. типов структур, для которых возможность оптической изомерии непосредственным образом следовала из представлений Вант-Гоффа и Ле Беля.
Для химика-органика такие структуры, как кубан (74), призман (75) или суперфан (76), исполнены столь неотразимого очарования, что просто невозможно было не попытаться их синтезировать. Успешное осуществление синтезов этих и других соединений с не менее экзотическими структурными каркасами не только открыло совершенно новые области исследования для экспериментаторов, но и стимулировало разработку новых представлений теоретической органической химии.
![]() |
Синтез ротаксанов (77), в которых циклическая молекула «надета» на ли-йейную и не может с нее «соскользнуть» из-за наличия объемистых концевых групп, и катенанов (78), в которых две циклические молекулы связаны друг с другом, как звенья в цепи, разрешил положительно вопрос о возможности существования молекул, фрагменты которых соединены без помощи ковалентных связей (схема 1.23).
С развитием органической химии проблемы дизайна и синтеза соединений новых структурных типов, отнюдь не иссякают. На схеме 1.23 приведены также формулы тетраэдрана (79) и фенестрана (80) как примеры структур, все еще остающихся проблемными для синтеза.
Более подробно ряд общих и конкретных аспектов молекулярного дизайна, направленного на создание необычных и теоретически интересных структур, рассмотрен в гл. 4 данной книги.