Bildung des Steroid-Gerüsts aus einem offenkettigen Terpen

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Agnes Vogel
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1 88 Bildung des Steroid-Gerüsts aus einem offenkettigen Terpen Squalen(einTriterpen,6xC 5 ) enzymatische xidation + /Enzym + Verlauf ähnlich der kationischen lefinpolymerisation; räumlich liegen die Doppelbindungen so zueinander, daß das zunächst entstehende tertiäre Carbeniumion in einem Schritt in ein neues tertiäres Carbeniumion überführt wird + + Kaskade von Wagner- Meerwein-Umlagerungen (- oder -Verschiebungen in Carbenium-Ionen); diese laufen dann ab, wenn die entstehenden Carbeniumionen ähnlich stabil oder stabiler sind das katalytisch wirksame Proton wird wieder freigesetzt Lanosterin weitere Umwandlung verschiedene andere Steroide

2 89 Alkene sind z.b. in Insektenpheromonen wichtig z.b. Traubenwickler: (Z) (E) z.b. Deckelschildlaus (Z) z.b. Borkenkäfer * Ipsdienol enthält ein Chiralitätszentrum die Mischung aus 65% rechtsdrehendem und 35% linksdrehendem Ipsdienol ist besonders wirksam => der Borkenkäfer muß zwei ezeptoren besitzen (die eine unterschiedliche Affinität haben können); wenn beide ezeptoren besetzt sind, erfolgt eine entsprechende Signalauslösung z.b. Maiszünzler (Z) (Z)-3-Tetradecenylacetat => eine Species wird (schwach) angelockt, die andere reagiert nicht (E)-3-Tetradecenylacetat => beide Species werden nicht angelockt aber etwas (E) im (Z) => beide Species werden stark angezogen

3 90 z.b. Mycomycin: Gift in Schimmelpilzen; kumulierte Doppelbindung als stereogene Einheit C [α] D 20 =-130 z.b. "Grashopper"-Keton C

4 91 V. Alkine Die homologe eihe der Alkine: Verbindung Formel Summenformel Übergang in Gasphase Ethin ( Acetylen ) C 2 2 sublimiert bei -84 C Propin C 3 4 siedet bei -23 C 1-Butin C 4 6 siedet bei 8 C ein terminales Alkin 2-Butin C 4 6 siedet bei 27 C ein internes Alkin C n 2n-2 Bindung und Eigenschaften

5 92 Wiederholung / Struktur-Übersicht Prototyp C-Bindungen Geometrie -Länge rc-c C-ybridisierung Bindungs- -Energie Ec-c [kj/mol] -Winkel C C (C) -Typ C C sp 3 tetraedrisch 1.54 Å (154 pm) 350 (+265) ' σ C C sp 2 trigonalplanar 1.34 Å (134 pm) σ, π C C C C C C sp 2 trigonalplanar 1.40 Å (140 pm) (+195) 120 σ, πar C C sp linear 1.20 Å (120 pm) σ, π, π rg03_03.cw2 Linearität 3 C C 3 2-Butin nicht existent Cyclodecin Standardbildungsenergie Δ f = Δ für Bildung von 1 mol einer Verbindung aus den Elementen unter Standardbedingungen (1 bar, 25 C) 2 C gr + 2 C C Δ = (+54) 2 C gr C-C 3 Δ = - 75 (-18) Endotherme Verbindung! Konsequenz: Zerfall exotherm, ab 6 bar Druck explosiv,

6 93 Stabilisierung in Stahlflaschen mit porösem Material (Kieselgur, Bimsstein etc.) und Aceton oder Dimethylformamid (bis 19 bar, 2/3 der Flasche Aceton, bei 15 bar das 350-fache Volumen Acetylen gelöst) Schweißen: besonders heiße (Temperatur ca C, die Knallgasflamme dagegen maximal 2000 C) Flamme obwohl: C C C Δ = (- 318) 3 C-C C Δ = (- 373) Grund: weniger Wasser muss aufgeheizt werden ußbildung: C C + 2 Δ = (-54)

7 94 ydrier-wärmen Energie E Ethin + 2 / Katalysator Ethen + 2 / Katalysator Ethan Δ = kj/mol => π-sp-c-sp-c ist die weniger stabile π-bindung Δ = kj/mol => π-sp 2 -C-sp 2 -C ist die stabilere π-bindung Energie E ΔΔ = 20 kj/mol +2 2 / Katalysator +2 2 / Katalysator Δ = kj/mol Δ = kj/mol => ähnlich den Alkenen ist auch bei den Alkinen eine disubstituierte Dreifachbindung (also ein internes Alkin) stabiler als eine monosubstituierte Dreifachbindung (terminales Alkin) Butan

8 95 Azidität Azidität organischer Verbindungen [ ][ A ] A = + A K S = pk S = log K [ A ] rg08-01.cw3 + 3 C-C 5 Ph-N 3 2 S N C 2 5 -S 11 3 C-N N-C C C 2 C- 17 ( 3 C) 2 C- 18 ( 3 C) 3 C- 19 (EtC) 2 C 2 13 C C(C=)C 3 20 C C 25 N 3 33 N C-C C=C 2 44 C 4 50 Zahlenwerte nach T.. Lowry, K.S. ichardson, Mechanism and Theory in rganic Chemistry, 2. Aufl.

9 96 Je höher der s-charakter, desto stabiler das Carbanion Terminale Alkine sind bemerkenswert acide (sauer) für Kohlenwasserstoffe 3 C C 3 sp 3 pks = 50 Erlärungen: 2 C C 2 sp 2 pks = 44 C C sp pks = 25 => die deprotonierte Form muß die negative Ladung besser stabilisieren als das Alkan oder Alken Energie E 2p sp3 sp 2 sp 2s a) die beiden Elektronen des freien Elektronenpaars am Kohlenstoff besetzen ein energetisch tieferliegendes rbital s-rbital p-rbital b) je mehr s-charakter das rbital hat, umso näher befinden sich die Elektronen in Kernnähe (sp günstig) je mehr p-charakter das rbital hat, umso weiter sind die Elektronen vom Kern entfernt (sp 2,sp 3 ungünstiger) erstellung von Lithiumacetylid: I + 2 Li Me-Li + LiI + MeLi Li + Me Natriumacetylid analog mit Na oder NaN 2

10 97 Die Deprotonierung eines terminalen Alkins gelingt mit: a) Natriumamid: Na + N 2 -/N 3 (flüssig) b) Butyllithium: Li + -C 2 C 2 C 2 C 3 /Et 2 c) Ethylmagnesiumbromid: BrMg + -C 2 C 3 ' nucleophile Addition (A N ) ' Basen siehe oben - S N 2 MeI S N 2 Mit AgN 3 trotz sehr geringer Basizität von N 3 - Bildung von Acetylid möglich (analog Cu): C C + 2 [Ag(N 3 ) 2 ] + + Ag 2 C N 4 explosiv! Versuch Synthese von Acetylen und Alkinen a) Acetylen (technisch) Klassisches Verfahren (noch in DD): 2250 C 3 C(Koks) + Ca CaC 2 + C Δ = Calciumcarbid (Ionengitter) CaC C C + Ca() 2

11 98 Versuch Moderne Verfahren: - üls Lichtbogenverfahren: 2C 4 >1400 C 1/500 s C C BASF ohe Temperatur durch partielle Verbrennung 2C 4 + 3/2 2 C C Abschreckung notwendig, da bei hoher Temperatur Zerfall des Acetylens (Kongo... s.o.) b) öhere Alkine C C NaN 2 C CI 1 Br S N C C ) NaN 2, 2.) 2 C 2 Br C C 2 1 Alternativ ausgehend von Alkenen durch Bromierung und doppelte Eliminierung Br 2 Br NaN 2 Br N 3 (fl)

12 99 eaktionen a) eduktion zu Alkenen ydrierung der C-C-Dreif achbindung mit Palladium oder Platin die eaktion verläuft Schrittweise 2 2 Alkin (Z)-Alken Alkan syn-addition syn-addition der erste eaktionsschritt der zweie eaktionsschritt verläuft etwas schneller, das verläuft etwas langsamer, das Substrat ist reaktiver Substrat ist weniger reaktiv Um hier anzuhalten, benötigt man einen desaktivierten Katalysator: LINDLA-Katalysator ist ein deskativierter Palladium-Katalysator CaC 3 / Pd versetzt mit Pb(Ac) 2 oder Chinolin N auf diese Weise kann selektiv das (Z)-Alken hergestellt werden

13 100 Wie erhält man aber nun ein (E)-Alken??? Mit Na in flüssigem Ammoniak Na -Na + ein adikal-anion N 3 -N 2 - stark basisch, deprotoniert Ammoniak ein adikal Na -Na + N 3 -N 2 - ein Anion das (Z)-Anion ist sterisch ungünstiger! (E)-Alken b) Addition von Elektrophilen Versuch: Br 2 + C 4, 2 C=C 2, C C eaktionen im allgemeinen langsam. Katalyse durch g 2 2+ oder Cu + Cl g 2 Cl 2 Cl (früher für Vinylchlorid, heute oxidatives Verfahren ausgehend vom billigerem Alken)

14 101 eppe-synthesen (BASF) Vor 2. Weltkrieg Acetylenchemie sehr wichtig, da über CaC 2 auf Basis Kohle aufgebaut. eute eher Ethylen bzw. Erdöl. eppe trotzdem großer Pionier, da neuartige Katalysatoren und Produkte. Vinylierung De facto Addition von Alkoholen an Acetylen. Im Gegensatz zu Alkenen werden Alkine auch gut von Nucelophilen angegriffen. Als Katalysator ist Alkoxid notwendig: Na - Analoge eaktionen bei lefinen nur bei speziellen Substituenten (EWG) möglich. Cyclisierung (Ph 3 P) 2 Ni(C) 2 88% Ni(CN) 2 80%

15 102 Physiologisch aktive Alkine Ichthyotherol krampf auslösend (im Pfeilgift von Amazonas-Indianern) istrionicotoxin N in der aut eines Pfeilgiftfrosches 17-Ethinylöstradiol (Verhütungsmittel "Pille") N "u-486" blockiert die Wirkung des Progesterons => die befruchtete Eizelle kann sich nicht indergebärmuttereinnisten Schwangerschaftshormon Progesteron

16 103 En-Diin-Antibiotika Beispiel: Calicheamicin (Z) N S S S - "Zucker" Chemisches Wirkprinzip: die En-Diin-Cyclisierung auslösende ingverengung Bergman- Cyclisierung Die Verklammerung muß so kurz sein, daß die Bergman-Cyclisierung schon unter physiologischen Bedingungen abläuft! 1,4-Diradikal wirkt DNA-schädigend

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