Transform, Retron, Strategische Bindung und Synthon

Jede Operation, die während einer retrosynthetischen Analyse in Umkehr einer chemischen Reaktion aus dem Reaktionsprodukt Edukte herleitet, wird als Retroreaktion oder Transform bezeichnet.

Eine Retroreaktion oder Transform am Beispiel der Michael-Reaktion als Gegenrichtung einer chemischen Reaktion. Aus retrosynthetischer Sicht wird die Zielverbindung in Vorstufen umgewandelt, was in Syntheserichtung der Umsetzung der Edukte zum Produkt entspricht. Nachdem ein bestimmtes Retron die Anwendung des entsprechenden Transforms signalisiert, erfolgt die Ableitung der Vorstufen durch Bruch einer strategischen Bindung, wodurch zunächst Synthone entstehen. Diese werden in Vorstufen umgewandelt.

Für die Anwendung eines Transforms müssen folgende Schritte durchgeführt werden:

• In der Zielverbindung wird nach einem Retron gesucht. Unter einem Retron wird eine bestimmte Schlüsselstruktur verstanden, die die Anwendbarkeit des entsprechenden Transforms signalisiert.
• Strategische Bindungen werden in der Zielverbindung definiert. Eine strategische Bindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus retrosynthetischer Sichtweise gebrochen wird. Das kann bedeuten, daß ihr Bruch zu einer großen strukturellen Vereinfachung oder auf schon verfügbare Vorstufen (Ausgangsmaterialien) führt. Als weitere Möglichkeit kann einem Bindungsbruch in Syntheserichtung eine bekannte, breit anwendbare Reaktion zugrunde liegen, die die Umsetzung der durch den Bindungsbruch abgeleiteten Vorstufen zum Produkt sicherstellen würde.
• Alle spezifischen Transformationen, die notwendig sind um die strategische Bindung zu brechen, werden ausgeführt.

Ist eine strategische Bindung gebrochen worden, entstehen Fragmente, die die (denkbar) reagierenden Intermediate in einer Reaktion darstellen. Diese Fragmente werden Synthone genannt. Da in den meisten Fällen der Bindungsbruch heterolytisch erfolgt, ist ein Synthon meistens ein geladenes Fragment und entspricht noch keiner konkreten Vorstufe. Um aus einem Synthon ein stabiles Molekül bzw. eine tatsächlich verfügbare Vorstufe ableiten zu können, werden in geeigneter Weise Atome, Ionen oder Atomgruppen hinzugefügt oder entfernt.
Der Bruch einer strategischen Bindung unter gleichzeitiger Ableitung von Synthesevorstufen definiert einen denkbaren Reaktionsschritt auf die Zielverbindung zu. Im einfachsten Fall entspricht dieser Reaktionsschritt einer bereits bekannten Reaktion aus der Literatur. Meistens aber wird dieser Reaktionsschritt verallgemeinert werden müssen, um nach bereits durchgeführten Reaktionen suchen zu können, die dem gleichen oder einem vergleichbaren Reaktionstyp angehören. Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist, das Reaktionszentrum bzw. die Reaktionssubstruktur der Reaktion zu identifizieren.

© Prof. Dr. J. Gasteiger, Dr. Th. Engel, M. Sitzmann, CCC Univ. Erlangen, Thu Apr 22 13:31:24 2004 GMT
 BMBF-Leitprojekt Vernetztes Studium - Chemie