N-Derivate von Aldehyden und Ketonen

3 Carbonylverbindungen und Carbonsäurederivate 3.1 Allgemeines 3.2 Hydrate, Acetale, Imine, Enamine

3.2.1 Hydratisierung von Carbonylverbindungen 3.2.2 Acetalisierung von Aldehyden und Ketonen 3.2.3 Reaktion von Ketonen und Aldehyden mit

Stickstoffverbindungen 3.3 Derivate von Carbonsäuren

3.3.1 Allgemeines 3.3.2 Säurekatalysierte Veresterung von Carbonsäuren 3.3.3 Alternativmethoden für die Veresterung 3.3.4 Basenvermittelte Verseifung von Carbonsäurederivaten 3.3.5 Zur Herstellung von Säurechloriden 3.3.6 Zur Herstellung von Säureamiden

3.4 Derivate der Kohlensäure

Stoff der Vorlesung 6

•  Polysaccharide,  Acetale  in  der  Natur,  S,S-­‐Acetale    

•  N-­‐Derivate  von  Aldehyden  und  Ketonen  

• Imine  

• Enamine  

• Oxime  ….  

• ReakBvität  

•  Imine  und  Enamine  in  biologischen  Systemen  

•  Herstellungsmethoden  für  Amine  

•  N-­‐halBge  Heterocyclen  in  Biologie  und  Pharmazie  

•  Synthesen  N-­‐halBger  Heterocyclen    

 

Stoff der letzten Vorlesung 5 (Dr. B. Bernet)

• Acetale:    • Bildungsmechanismus    

• Verwendung  als  Schutzgruppen  • Zucker:      

• Cyclische  Halbacetale  • KonsBtuBon  

• KonformaBon  

• O-­‐Glucoside  

N-Derivate von Aldehyden und Ketonen

Darstellung von Oximen

•  Einfluss des pH-Wertes auf Geschwindigkeit und Ausbeute der Reaktion! •  Analog: Reaktion von C=O mit Hydrazinen und Semicarbazid;

unterschiedl. pKa-Werte beachten! •  Gut krist., scharf schmelzende Derivate Charakterisierung von

Aldehyden und Ketonen! •  Zur verwandten Hydrazonbildung, s.

http://www.chemie.uni-regensburg.de/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-DNPH-d.htm

Bildung von Iminen R2C=NR’

•  Prinzipiell wie oben

•  Globalgleichgewicht R2C=O + H2NR’ R2C=NR’ + H2O weniger auf

Imin-Seite (fehlende Stabilisierung, s. u.)

Kontinuierliches Entfernen des Reaktionswassers!

NXH

X = O, NR; nicht möglich für X = CR2

N

XH

MO-Bild

!(C=N)

!"(C=N)

Einsames Elektronenpaar(lone pair) an X

Stabilis.

E

p(C)

Vergleich Oxo- vs. Imino-Formen

Imine in biolog. Systemen: Transaminierung

Imine in biolog. Systemen: Decarboxylierung

PLP-vermittelte Decarboxylierung von AS

Herstellung von Aminen

R X

H2N NH2

NH

O

O

NH3

NaH

R NH2

R NH2

N

O

O

RCH2X

NHNH

O

O

R BrN

O

O

R

2°, 3° Amin, 4° Ammoniumsalz

Gabriel-Synthese

– H2

Phthalimid, pKa ≈ 10

– X

– Br

+

1° Amin

1° Amin

SN2

Herstellung von Aminen

Reduktive Aminierung (1° bis 3°; sauber vor allem bei 3°)

RO

R X

R X

N N N Na

1) N3

CNR C

N

NN

NR

OH

NN

NR

LiAlH4 oder

BH3•THF

LiAlH4

LiAlH4

RNH2

NH2R

OH

R NH2Natriumazidorganisches

Azid– NaX 1° Amin(LAH)

2) H * (LAH)Aminoalkohol

– X1° Amin

**

Verseifung oder Reduktion von Amiden

Reduktive Aminierung

•  Iminium-Ion als wichtige elektrophile Zwischenstufe •  ”H–” als Reduktionsmittel: HCO2H (Eschweiler-Clarke), NaBH3CN

(Borch-Reagens Bedeutung des richtigen pH-Wertes: ≈7 ist optimal) •  Bildung von thermodyn. stabilem CO2 als treibende Kraft

Enamin-Bildung bei Sekundären Aminen

Umsetzung von Ketonen oder Aldehyden mit 2° Aminen:

Iminium-Ion spaltet (relativ) saures H in α-Stellung ab

Enamin (Vinylamin-Substruktur)

Beträchtliche Doppelbindungsstärke:

Iminium-Ion Rotationsbarriere: 44 kcal/mol

N-Heterocyclen – einige Beispiele

Strychnin Nicotin Camptothecin: Antitumor

Codein Morphin

Papaverin (Potenzmittel vor Viagra)

Als Heterocyclen werden in der organischen Chemie Ringe bezeichnet, bei denen zumindest ein Atom des Ringgerüsts kein Kohlenstoffatom ist.

http://www.chemgapedia.de/vsengine/topics/de/vlu/Chemie/Organische_00032Chemie/Heterocyclen/index.html

N-Heterocyclen – Beispiele

β-Lactam-Antibiotika: Penicilline, Cephalosporine Antimalaria-Wirkstoffe

Von den heute ca. 30 Millionen beschriebenen organischen Stoffen sind rund 50% Heterocyclen. Heterocyclen sind in der Natur weit verbreitet und bilden z.T. eigene Naturstoffklassen (z.B. Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Alkaloide, Porphyrine usw.).

N-Heterocyclen – Pyrimidine und Purine

Nucleobasen Purin-Alkaloide

Theobroma Cacao

Pyrrol-haltige Naturstoffe

Eisenporphyrin

Gallenfarbstoffe

Chlorophyll

Fe

Häm

Hämo-globin

N-Heterocyclen – Benzodiazepine

1908-2005

Synthese N-haltiger Heterocyclen

Synthese N-haltiger Heterocyclen

Fischer-Indolsynthese